استفاده از نوک میکروسکوپ afm برای تولید مواد فروالکتریک روی پلاستیک

[سمندون 19437]

محققان با استفاده از روش نانولیتوگرافی ترموشیمیایی (TCNL) روشی برای تولید ساختارهای فروالکتریک نانومقیاس ارائه کردند. در این روش برای تولید الگوهای فروالکتریک از بسترهای پلاستیکی انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود، موادی که تحمل گرمای مورد نیاز در فرآیندهای تولید را ندارند.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، در این روش از نوک گرم شده میکروسکوپ نیروی اتمی برای تولید الگو استفاده می‌شود. با این روش می‌توان ساختارهای فروالکتریک پیچیده ارزان‌ قیمت برای جذب انرژی، حسگرها و عملگرها، سیستم‌های نانوالکرومکانیکی و سیستم‌های میکروالکترومکانیکی تولید کرد.

 

نازنین بصیری غرب، از اساتید موسسه فناوری جرجیا، می‌گوید: «ما توانستیم مواد پیزوالکتریک را در شکل‌های دلخواه‌ بسازیم. ما این مواد را روی بستر‌های انعطاف‌پذیر برای جذب انرژی ایجاد کردیم. این اولین باری است که ساختارهای این چنینی به‌صورت مستقیم با استفاده از فرآیندی منطبق با CMOS با چنین قدرت تفکیکی ایجاد می‌شوند. ما نه تنها مواد فروالکتریک را به‌طور مستقیم روی بستری با دمای پایین ایجاد کردیم بلکه الگوهایی در مقیاس بسیار کوچک با این مواد به‌وجود آوردیم».

 

در این پروژه، محققان رشته‌هایی به قطر 30 نانومتر و کره‌هایی به قطر 10 نانومتر با استفاده از این روش ایجاد کردند. این کره‌ها که قابلیت به‌کارگیری در حافظه‌های فروالکتریک را دارند، با دانسیته‌ای بالغ بر 200 گیگابایت در اینچ تولید شدند که در نوع خود یک رکورد به حساب می‌آید.

 

مواد فروالکتریک جذابیت زیادی دارند زیرا پاسخ‌های پیزوالکتریک تولید شده با بار درآنها چندین برابر بیشتر از مواد دیگر نظیر نیترید آلومینیوم یا اکسید روی است. از آنجایی که پلاریزاسیون این مواد به سرعت و آسانی تغییر می‌کند، پتانسیل بالایی در به‌کارگیری به‌عنوان عناصر حافظه دسترس تصادفی دارند.

 

اما تولید این مواد دشوار است زیرا دمایی بیش از 600 درجه سانتیگراد برای متبلور شدن آنها لازم است. اچ شیمیایی می‌تواند اندازه دانه‌هایی در ابعاد نانومقیاس ایجاد کند اما اچ فیزیکی موجب آسیب‌هایی می‌شود که روی خواص این مواد تاثیر منفی می‌گذارد.

 

در روش‌های فعلی باید ساختارهای فروالکتریک را روی بستر تک بلور در دمای بالا رشد داد و سپس آن را بر روی بستری انعطاف‌پذیر منتقل کرد. اما با این روش جدید مستقیما این ساختارها روی بستر انعطاف‌پذیر ایجاد می‌شود. با استفاده از روش نانولیتوگرافی ترموشیمیایی (TCNL) نوک میکروسکوپ AFM روی بستر حرکت می‌کند که این حرکت تحت کنترل کامپیوتر است. نوک AFM الگوهایی از مواد بلوری روی بستر ایجاد می‌کند.

 

نتایج این تحقیق که توسط بنیاد ملی علم و دپارتمان انرژی آمریکا حمایت شده در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است. در این پروژه محققانی از دانشگاه ایلینویز و دانشگاه نبرسکا لینکون شرکت داشتند.