Χρήση ηλεκτρονικής λιθογραφίας για επιλεκτική τοποθέτηση νανοσωματιδίων

Abstract

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η παρουσίαση της χρήσης της ηλεκτρονικής λιθογραφίας για την επιλεκτική τοποθέτηση μεταλλικών νανοσωματιδίων. Η ηλεκτρονική λιθογραφία είναι μια καλά μελετημένη τεχνική για τη δημιουργία πολύ μικρών δομών που υπερτερεί σημαντικά έναντι της κλασικής οπτικής λιθογραφίας. Παράλληλα τα μεταλλικά νανοσωματίδια είναι αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας λόγω της μεγάλης ευρύτητας των εφαρμογών του σε πολλούς κλάδους της σύγχρονης επιστήμης.

Περίληψη Αρχικά γίνεται μία εκτεταμένη παρουσίαση των ιδιαίτερων ιδιοτήτων που έχουν τα νανοσωματίδια λόγω του γεγονότος ότι το μέγεθός τους πλησιάζει αρκετά την ατομική κλίμακα. Δίνεται έμφαση κυρίως στις ηλεκτρονικές ιδιότητες και σε έναν μικρότερο βαθμό στα οπτικά τους χαρακτηριστικά. Επίσης στεκόμαστε εκτεταμένα στον τρόπο παραγωγής μεταλλικών νανοσωματιδίων και κυρίως στις φυσικές μεθόδους συμπύκνωσης από ατμό που παρέχουν καλό έλεγχο τόσο του μεγέθους όσο και της πυκνότητας των νανοσωματιδίων.

Περίληψη Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε βασικά στοιχεία που χαρακτηρίζουν την οπτική των ηλεκτρονίων και προέρχονται από το πολύ μικρό μήκος κύματος de Broglie που έχουν όταν επιταχύνονται συγκριτικά με το μήκος κύματος των φωτονίων. Σε δεύτερη φάση περιγράφουμε τους τρόπους αλληλεπίδρασης τους με την ύλη και δίνουμε μια αναλυτική ανασκόπηση της τεχνικής της ηλεκτρονικής λιθογραφίας στεκόμενοι στα βασικά σημεία που χαρακτηρίζουν την έκθεση πολυμερικών ρητινών σε ηλεκτρονικές δέσμες.

Περίληψη Τέλος, αξιοποιούμε την τεχνική της ηλεκτρονικής λιθογραφίας για να τοποθετήσουμε επιλεκτικά νανοσωματίδια που παράγονται από ένα σύστημα magnetron sputtering με ζώνη συμπύκνωσης ενώ παράλληλα παρουσιάζουμε και τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό λεπτών γραμμών νανοσωματιδίων πλατίνας.

Purpose of this work is to present the use of electron beam lithography for the selective deposition of metallic nanoparticles. Electron beam lithography is a well investigated technique for the creation of ultra-small structures in contrast to the conventional optical lithography. On the other hand metallic nanoparticles are a topic of thorough investigation due to their breadth of applications in many fields of modern science.

Abstract In the first place, we make an extended presentation of the special properties of the nanoparticles due to the influence of quantum size effect. We focus mainly on transport phenomena and, to a lesser extent, on their optical properties. Also, we extensively present methods of synthesis of metallic nanoparticles and more specifically physical vapour deposition techniques that allow tight control of both their size distribution and the film density.

Abstract Secondly, we present fundamental issues of electron optics as they arise from their very small de Broglie wavelength that electrons have when they are accelerated. Moreover, we analyze the way that electrons interact with matter and provide and extensive review of electron beam lithography for the exposure of a polymer resist from a finely focused electron beam.

Abstract Finally, we use the electron beam lithography technique to selectively place nanoparticles produced by a vacuum magnetron sputtering system with condensation zone. Also, we present the electrical characterization of fine stripes consisting of platinum nanoparticles and patterned by e-beam lithography.