Ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП) разработали кремниевые меры высоты и плоскостности, измерения с помощью которых основываются на измерении атомных «ступеней» на поверхности кремния.
Такая разработка воплотилась в жизнь благодаря использованию эффекта, открытого директором ИФП СО РАН академиком А.В. Латышевым в конце 80-х годов XX века, – явления эшелонирования атомных ступеней под действием постоянного тока. После отжига в вакууме поверхность любого кристалла не является гладкой, а в наномасштабе представляет собой лестницу. При этом минимальная разница высот таких «ступеней» равна одному атому, а разница между плоскостями-«ступеньками» также является моноатомной ступенью. Получается, что, если разогнать «ступени» воздействуя на кристалл переменным током, можно создать необходимое количество ступеней в плотную «лестницу».
Размер наименьшего объекта, который можно измерить такой «линейкой», составляет 0,3 нанометра, а наибольший – 100 нанометров. Таким образом, с помощью новых мер можно проводить измерения объектов, размеры которых сопоставимы с атомными и даже меньше их – постоянно уменьшающихся элементов электронно-компонентой базы или квантовых наносистем, фрагментов молекул ДНК, структурных особенностей углеродных нанотрубок или каталитических наночастиц. Такое изобретение будет особенно актуально для производителей различной нано- и микроэлектроники, измерительной аппаратуры – атомно-силовых и оптических микроскопов и других высокоточных устройств.
«Отличие наших мер от тех, что широко используются в данный момент, – это прослеживаемость: мы можем одновременно измерить объекты, размеры которых доли нанометра и десятки нанометров. Наши меры перекрывают весь диапазон от 0,3 до 100 нм. Сейчас для измерения объектов в сотни нанометров используется одна линейка, а для единиц нанометров – другая. Это приводит к определенным сложностям: проводится компарирование (сличение) линеек, определяется масштаб неизбежно возникающих ошибок», – отметил заместитель директора по развитию ИФП СО РАН, первый автор статьи в «ACS Applied Materials & Interfaces» кандидат физико-математических наук Дмитрий Владимирович Щеглов.
Решение принять параметр кристаллической решетки кремния в качестве вторичной реализации определения метра связано с растущей необходимостью проводить измерения в наномасштабе. Такие изобретения нужны производителям интегральных схем, разработчикам новых материалов и ученым для установления фундаментальных закономерностей функционирования наномира. Использование первичного эталона метра не позволяет проводить измерения объектов субнанометрового размера с нужной точностью из-за физических ограничений.
Источник: пресс-служба ИФП СО РАН
распечатать статью
