Устройство и способ для выращивания и/или обработки наноструктур

Настоящее изобретение относится к способу и установке для управляемого выращивания наноструктур. Управление выращиванием включает в себя управление остриями, испускающими электроны, которые используются для выращивания наноструктуры. Изобретение охватывает также взаимосвязанные способ и установку для выращивания в едином процессе множества остриев, испускающих электроны, и множества наноструктур. Изобретение позволяет применить технологии сканирующего зонда для выращивания в масштабах наношкалы на больших площадях. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 22 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Установка для выращивания и/или травления, по меньшей мере, одной наноскопической структуры, содержащая

а) рабочую камеру, содержащую первую и вторую пластины (1, 2), установленные, по существу, взаимно параллельно, причем, по меньшей мере, одна из пластин снабжена, по меньшей мере, одним электродом (18), обращенным к другой пластине;

б) деформируемый материал (3), соединяющий первую и вторую пластины, образующий уплотнение между ними и облегчающий относительное перемещение пластин;

в) средства для введения и выведения среды выращивания и/или травления соответственно в пространство между пластинами и из него;

г) источник энергии (73) для подачи электрических импульсов на индивидуальные электроды таким образом, чтобы обеспечить локальную активацию среды между пластинами с преобразованием указанной среды в наноскопическое приращение и/или с наноскопическим травлением в указанной среде;

д) наноскопические приводные средства для перемещения, по меньшей мере, одной из пластин в масштабе наношкалы по трем координатам;

причем относительное перемещение первой и второй пластин (1, 2) соответствует перемещению в пределах областей, которые являются большими по сравнению с размерами наноскопических структур, обеспечивая тем самым возможность управления выращиванием и/или травлением наноскопических структур в масштабах наношкалы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из пластин снабжена, по меньшей мере, одной заранее изготовленной локализованной структурой (64, 65), обращенной к другой пластине.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит прокладки (72), которые помещены на одной или на обеих пластинах или выращены на них с использованием остриев, причем толщина прокладок превышает высоту остриев и прокладки обладают пористостью, а также упругостью в отношении относительного перемещения пластин.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит коммуникационные средства, присоединенные к указанному электроду (18) и к рабочему кристаллу, и компьютер (76) для управления процессом выращивания и/или травления.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один электрод содержит острийный массив.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что среда выращивания и/или травления выбрана из группы, состоящей из газа, твердого вещества и жидкости, таких как криогенный газ и/или криогенное твердое вещество, и/или криогенная жидкость, и/или электролит.

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что указанная среда дополнительно содержит элементы групп III-VII Периодической системы и/или молекулярные гидриды, описываемые формулой МН_х, где М - любой элемент, образующий стабильное соединение с водородом, а х - целое число.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что часть первой пластины выполнена сменной.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что часть второй пластины выполнена сменной.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что сменная часть содержит обрабатываемую зону или обрабатывающую зону и/или рабочий кристалл или обрабатывающий кристалл.

11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на первой и/или второй пластинах имеется кодированная позиционная информация, сформированная выращиванием и/или травлением.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что кодированная позиционная информация считывается, по меньшей мере, одной наноскопической структурой, находящейся на одной или на обеих пластинах.

13. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит обслуживающее устройство, выполненное с возможностью помещения в него рабочей камеры и содержащее указанные приводные средства и указанный компьютер.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что обслуживающее устройство дополнительно содержит управляемое устройство нагрева и охлаждения.

15. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что источником энергии является источник управляемого напряжения, присоединенный к, по меньшей мере, одному электроду.

16. Способ выращивания и/или травления, по меньшей мере, одной наноскопической структуры, включающий обеспечение наличия среды выращивания и/или травления между двумя пластинами установки по п.1 и подачу, по меньшей мере, одного электрического импульса от, по меньшей мере, одного электрода в среду, в направлении противолежащей пластины, с выращиванием и/или травлением тем самым, по меньшей мере, одной наноскопической структуры.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что выращивание наноскопических структур включает выращивание на первой и второй пластинах, по меньшей мере, двух противолежащих, первой и второй, локализованных структур (64, 65) до достижения заданного расстояния между двумя противолежащими структурами.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что заданное расстояние контролируется посредством мониторинга туннельного тока, состояния электрического контакта и/или силового контакта между первой и второй локализованными структурами (64, 65).

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что выращивают, по меньшей мере, одну первую локализованную структуру (64, 65) из, по меньшей мере, одного электрода, и сохраняют при последующем выращивании и/или травлении, по меньшей мере, одной второй наноскопической структуры высоту, глубину и форму указанной, по меньшей мере, одной первой наноскопической структуры.

20. Способ по п.16, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна наноскопическая структура выбрана из группы, состоящей из квантового электронного устройства, квантового оптического устройства, запоминающего устройства, сенсорного устройства, функциональной мембраны, нанопровода и молекулярного электронного устройства.

21. Способ по п.16, отличающийся тем, что высоту, глубину и/или форму, по меньшей мере, одной наноскопической структуры регулируют путем относительного перемещения двух пластин, с движением по трем координатам, по двум координатам или по одной координате в масштабе наношкалы.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что перемещение соответствует перемещению в масштабе наношкалы.

23. Способ по п.16, отличающийся тем, что осуществляют мониторинг высоты, глубины и/или формы наноскопических структур.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что мониторинг высоты, глубины и/или формы наноскопических структур включает следующие операции:

а) настраивают относительное положение первой и второй пластин (1, 2) таким образом, чтобы, по меньшей мере, одна наноскопическая структура была обращена к зоне на противоположной пластине;

б) перемещают одну из пластин навстречу другой, пока не возникнет туннельный ток и/или состояние электрического контакта и/или силового контакта между, по меньшей мере, одной наноскопической структурой и зоной пластины; и

в) отслеживают, для какой из наноскопических структур не обнаружены туннельный ток и/или состояние электрического контакта и/или силового контакта, и на основе указанного отслеживания определяют, какая из наноскопических структур требует дополнительного выращивания для достижения требуемых высоты, глубины и/или формы.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что обеспечивают дополнительный рост, по меньшей мере, одной наноскопической структуры (64, 65) с целью достижения требуемых высоты, глубины и/или формы.

26. Способ по п.24, отличающийся тем, что процедуру отслеживания, определения и выращивания повторяют до достижения требуемых высоты, глубины и/или формы наноскопических структур.

27. Способ по п.24, отличающийся тем, что процедуру отслеживания, определения и выращивания массива наноскопических структур используют для исправления дефектов указанного массива.

28. Способ по п.19, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одну первую наноскопическую структуру используют для выращивания наноскопических структур в зоне, задаваемой указанной, по меньшей мере, одной наноскопической структурой и диапазоном перемещения пластин.