Спосіб створення двовимірної надгратки з упорядкованих нанокластерів на поверхні фотопровідного термопластичного шару

Спосіб створення двовимірної надгратки із впорядкованих нанокластерів на поверхні фотопровідного термопластичного шару, який відрізняється тим, що фотопровідний термопластичний шар, з утвореним на його вільній поверхні геометричним рельєфом, просторовий розподіл якого визначається інтерференційною картиною, повторно електрично заряджається в коронному розряді, після чого за допомогою вакуумного напилення, наноситься речовина надгратки, розпилені наночастинки якої перед осадженням на деформовану електрично заряджену вільну поверхню шару опромінюють іонізуючим опроміненням. (19) (21) u201011133 (22) 16.09.2010 (24) 26.04.2011 (46) 26.04.2011, Бюл.№ 8, 2011 р. (72) ЗАБОЛОТНИЙ МИХАЙЛО АПОЛЛІНАРІЙОВИЧ, МАРТИНЧУК ЄЛЛА ЛЕОНІДІВНА, ГРИНЬКО ДМИТРО ОЛЕКСАНДРОВИЧ, БАРАБАШ МАКСИМ ЮРІЙОВИЧ, КУЛІШ МИКОЛА ПОЛІКАРПОВИЧ, ДМИТРЕНКО ОКСАНА ПЕТРІВНА, БУСКО ТЕТЯНА ОЛЕГІВНА, ОЛАСЮК ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА 3 утворювати квазіперіодичні структури лунок при використанні хімічного травлення в певних розчинниках [5]. Товщина плівки анодного оксиду алюмінію і густини пор залежать від режимів попереднього хімічного і електрохімічного травлення плівки алюмінію. Середнє значення густини пор складає ~1011 см-2. Система таких лунок може бути використана для подальшої хімічної, плазмовохімічної та електрохімічної обробки алюмінієвої поверхні. Відомий метод виготовлення масивів польових транзисторів, які використовують нанотрубку як електропровідний канал довжиною 18 нанометрів і 0,7...1,1 нм. При виготовленні масивів транзисторів з густиною 1011 см-2 використовувала темплат із оксиду алюмінію, в каналах якого розміщували каталізатор і вирощували вуглецеві нанотрубки [6]. Відомим методом створення двовимірних темплат є метод голографічної літографії [7]. В цьому методі утворення просторово періодичних або квазіперіодичних структур з періодом порядка половини довжини світлової хвилі на поверхні фоторезиста реалізується за допомогою багатопроменевої інтерференції. Отримана інтерференційна картина реєструється як голограма, яка в подальшому перетворюється у відповідний структурний розподіл речовини. Цей процес відбувається при використанні розчинника, за допомогою якого видаляються під дією освітлення неполяризовані ділянки фоторезистора. Недоліком цього методу є використання хімічно агресивних розчинників і пов'язана з її використанням деформація зареєстрованої просторово неоднорідної картини на поверхні фоторезистора при його мокрій обробці розчинником і подальшим висушування. Це призводить до неспівпадіння між картиною зареєстрованої голограми і отриманою маскою. Найближчим до способу, який заявляється є електрографічний метод, який оснований на використанні фототермопластичного методу реєстрації інформації [8, 9, 10] і подальшим нанесенням на просторово неоднорідну електрично заряджену поверхню наночастинок провідного матеріалу за допомогою його вакуумного напилення. В цьому методі (як і в наведеному вище методі голографічної літографії) утворення просторово періодичних або квазіперіодичних структур з періодом порядку половини довжини світлової хвилі на поверхні фотопровідного термопластичного шару реалізується за допомогою багатопроменевої інтерференції. Сформована інтерференційна картина проектується на попередньо рівномірно електрично заряджену вільну поверхню фотопровідного шару, що приводить трансформацію сталої густини поверхневого заряду у просторово модульовану. Сформований таким чином в фотопровідному шарі просторово неоднорідний розподіл електричного заряду створює відповідне неоднорідне електричне поле, під дією якого в наночастинках з провідного матеріалу, що одержані за використанням технології вакуумного напилення, створюється наведений дипольний момент. Таким чином, на наночастинки з боку фотопровідного шару буде 58732 4 діяти сила, просторовий розподіл якої визначається просторовим розподілом неоднорідного електричного заряду. При осадженні провідних наночастинок на поверхню шару у такому силовому полі буде формуватися просторово модульована (у відповідності до інтерференційної картини) густина матеріалу, з якого формуються наночастинки. У такій схемі фотопровідний шар із створеним просторово неоднорідним електричним зарядом є специфічний електростатичний темплат. Варіантом такого темп л ату був фотопровідний термопластичний шар [10], в якому вільна поверхня просторово деформувалася при нагріванні просторово неоднорідно електрично зарядженого шару до температури його переходу у вязко - рідкий стан. У цьому випадку віна поверхня шару деформувалася у відповідності із силами, що обумовлюються наявністю електричного заряду. При такому варіанті створення темплату сторонній електричний заряд фотопровідного шару суттєво зменшувався за рахунок зростання провідності шару при його нагріванні, що приводило до зменшення величини амплітуди і глибини модуляції приповерхневого електричного поля. Наслідком цього ставало зменшення просторової роздільності та ізопланарності темплату. Ще одним недоліком вибраного прототипу є те, що осаджувані на поверхню шару наночастинки речовини є електрично незарядженими і тому вони слабко взаємодіють з електричним полем, яке створюється залишеними в фотопровідному шарі після його нагрівання об'ємними електричними зарядами, що приводить до зменшення роздільної здатності напиленої структури. Цих недоліків позбавлений запропонований нами фототермопластичний метод з додатковим електричним дозарядженням та іонізуючим опроміненням. Відмінність запропонованого методу від прототипу зводиться до використання додаткової електричної дозарядки (наприклад, в коронному розряді) термопластичного шару з просторово модульованою вільною поверхнею. В результаті на поверхні шару узгоджено формується змінна амплітуда деформації поверхні і розподіл електричного заряду, що суттєво впливає на характер та розподіл діючих на наночастинки сил. Сформований таким чином шар є самоузгодженою комбінацією електричного і геометричного темплату. Його розміщують у вакуумній камері, в якій відбувається випаровування речовини із якої необхідно сформувати впорядковану структуру. Для підсилення взаємодії між випареними наночастин-ками та темплатом, наночастинки освітлюють іонізуючим світлом, захистивши попередньо від нього електрично заряджений темплат. Схема формування впорядкованих структур кластерів на поверхні темплата представлена на фіг. 1-4. Тут фіг.1 - експонування інтерференційною картиною плівки електрично зарядженої плівки фотопровідника, фіг.2 - утворення модульованого поверхневого шару, фіг.3 - утворення геометричного рельєфу при нагріванні електрично зарядженого шару, фіг.4 - адсорбування речовини в точках максимального значення електричного поля і утворення кластерів; 1 - заряд на поверхні 5 58732 плівки, 2 - плівка фотопровідника, 3 - електропровідний пішар, 4 - захвачений електричний заряд, 5 - адсорбовані нанокластери. При проведенні патентних досліджень з рівня техніки не виявлені рішення ідентичні даному винаходу, звідси випливає, що заявлений винахід відповідає умові патентоздатності „новизна". Відповідно до розділу «галузь техніки, до якої належить винахід» випливає, що заявлений винахід відповідає умові патентоздатності „промислова придатність". Література: 1. Третьяков Ю.Д. Красная книга микроструктур новых функциональных материалов. МГУ им. М.В. Ломоносова. Москва. 2006. 2. Goddard W.A., Brenner D.W., Lyshevski S.E., Iafrate G.J. Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology. Boca-Raton-London-New YorkWashington, D.C. 2003. 3. Nalwa H.S. Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, V. X. P. 1-18., 2004. 4. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. Университетская книга. Логос. 2006. 5. Первак В.Ю., Шпак А.П., Первак Ю.О., Куницька Л.Ю. Фізика фотонних кристалів. Київ: Академперіодика. 2007. Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 6. Blaadren A., Ruel R., Wiltzius P. Nature. 385, 321-323. 1997. 7. Бондаренко С.А., Третьяков Ю.Д. Синтез фотонных кристаллов на основе латексных микросфер. Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии. Ставрополь: Севкавгту. 2006. 8. Ю.М. Барабаш, Д.А. Гринько, М.А. Заболотный и др. Голографический способ исследования и контроля фотоэлектретных свойств фототермопластических материалов на основе полимерных полупроводников. Авт. Св. СССР № 1089549 от 3.01.1984. 9. М.Ю. Баженов, Ю.М. Барабаш, М.А. Заболотный, B.C. Сологуб. Способ регистрации оптической информации на пленках полимерных полупроводников. Авт. Св. СССР № 1529976 от 15.09.1989. 10. Д.О. Гринько, Ю.М. Барабаш, Є.Г. Борщагівский, М.А. Заболотний, Л.Ю. Куницька, О.С. Литвин, С.О. Сперкач, М.Ю. Барабаш. Темплат як інструмент групової нанотехнології, // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies, 2008, том. 6, № 1, с. 91-103. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601