Joner från en reaktiv plasma formar en nanotråd av kisel som är cirka 40 atomer bred. Det periodiska atomarrangemanget bevaras upp till kanten av nanotråden. Kredit:V.R. Manfrinato et al., Mönster Si på 1 nm längdskalan med aberrationskorrigerad elektronstrålelitografi:Tuning av plasmoniska egenskaper genom design, Adv. Funktion. Mater. 2019 1903429. Wiley-VCH GmbH. Återges med tillstånd
Forskare har utvecklat en innovativ teknik för att skapa nanomaterial. Dessa är material endast atomer breda. De använder nanovetenskap för att tillåta forskare att kontrollera sin konstruktion och sitt beteende. Den nya tekniken för nanotillverkning av elektronstråle, plasmonteknik, uppnår oöverträffad kontroll i nära atomär skala av mönstring i kisel. Strukturer byggda med detta tillvägagångssätt ger rekordhög inställning av elektrooptiska egenskaper.
I denna forskning, forskare använde plasmonteknik för att kontrollera de optiska och elektroniska egenskaperna hos kisel. Tekniken använder aberrationskorrigerad elektronstrålelitografi. Denna process innebär att man använder en elektronstråle för att modifiera ytan på ett material. Plasmonteknik gjorde det möjligt för forskare att modifiera material i nära atomär skala. Användningen av "konventionell" litografi innebär att detta tillvägagångssätt en dag kan tillämpas på industriella tillämpningar. Det kommer att gynna forskare som arbetar med optisk kommunikation, avkänning, och kvantberäkning.
Mönstermaterial med en enda nanometerupplösning gör det möjligt för forskare att exakt konstruera kvantinneslutningseffekter. Kvanteffekter är betydande på dessa längdskalor, och styrning av nanostrukturdimensionerna ger direkt kontroll över elektriska och optiska egenskaper. Kisel är det överlägset mest använda halvledarmaterialet inom elektronik, och förmågan att tillverka silikonbaserade enheter med de minsta dimensionerna för ny enhetsteknik är mycket önskvärd.
Forskare vid Brookhaven's Center for Functional Nanomaterials, en avdelning för energianvändaranläggning, använde aberrationskorrigerad elektronstrålelitografi kombinerat med torr reaktiv jonetsning för att uppnå mönstring av 1 nanometers egenskaper samt yt- och volymplasmonteknik i kisel. Nanotillverkningstekniken som används här producerar nanotrådar med en linjekantgrovhet på 1 nanometer. Dessutom, detta arbete visar inställning av kiselvolymens plasmonenergi med 1,2 elektronvolt från bulkvärdet, vilket är tio gånger högre än tidigare försök med volymplasmonteknik med litografiska metoder.
Studien publiceras i Avancerade funktionella material .
