Исследованы физические закономерности анодного окисления поверхности металлов и полупроводников с помощью проводящего зонда атомно-силового микроскопа (АСМ) для создания наноразмерных объектов. Были проведены эксперименты по окислению поверхностей пленок Ti толщиной 90 ангстрем и арсенида галлия и кремния. Локальное анодное окисление пленок происходило в атмосферных условиях с помощью атомно-силового микроскопа "SOLVER" P47Н. Определены минимальные разности потенциалов (4,5± 0,4В и 5,3±0,4В) для титана и арсенида галлия и относительной влажности воздуха (>25%), необходимые для локального окисления этих материалов проводящей иглой кантилевера. Показана линейная зависимость толщины окисла от величины приложенного напряжения и экспоненциальные зависимость от времени приложенного импульса напряжения. Приведены оценки критической толщины оксида и энергии, которая характеризует просачивание электронов в оксид из полупроводника, полученные из экспериментальных зависимостей в рамках модели Мотта. На основе полученных результатов сделано предположение, что главным фактором, который отвечает за скорость роста оксидной пленки, является диффузия ионов кислорода сквозь пленку оксида к границе полупроводник-оксид, вследствие которой возникает добавка к энергии из-за механических напряжений в пленке (разница в объемах металла и окисла). На основе полученных результатов разработана методика литографии с использованием проводящего зонда атомно-силового микроскопа для проведения литографии с минимальными размерами 50 и менее нанометров. На рис.7 приведено АСМ изображение поверхности кремния (111) с локально окисленным участком поверхности в виде кольца.
 |
| Рис. 7. Типичное топографическое изображение АСМ-изображение поверхности кремния (111) размером 0,9х0,9 мкм с локально окисленным участком поверхности в виде кольца (толщина линии окисления " 50 нм). |
