Investigation of physical and chemical basics of focused electron and ion beam nano-machining with special emphasis on possible applications in nanoelectronics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49131
Type K
Principal investigator Tóth, Attila Lajos
Title in Hungarian Fókuszált ionsugaras és elektronsugaras nano-megmunkálás fizikai-kémiai alapjainak vizsgálata különös tekintettel a potenciális nanoelektronikai alkalmazásokra
Title in English Investigation of physical and chemical basics of focused electron and ion beam nano-machining with special emphasis on possible applications in nanoelectronics
Panel Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent MTA Research Institute for Technical Physics and Materials Science
Participants Biró, László Péter
Horváth, Enikő
Kertész, Krisztián Imre
Koós, Antal Adolf
Márk, Géza István
Starting date 2005-01-01
Closing date 2008-12-31
Funding (in million HUF) 14.112
FTE (full time equivalent) 4.59
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Jelen OTKA pályázat tette lehetővé, hogy unikális LEO 1540XB keresztsugaras rendszerünk installációs és betanulási periódusa után kutatva „vegyük birtokba” a pásztázó nanosugaras vizsgálati és megmunkálási technikákat (litográfia / kisenergiás SEM és mikroanalízis / mikroszkópia és nanoméretekben folytatott marás és mintázatok kialakítása FIB segítségével / valamint ion vagy elektronsugaras anyagleválasztás nanoméretekben gázok injektálásával (GIS). Elsőnek a napelemtechnológiában használt Mo és ZnO FIB porlasztási sajátosságait és effektiv hozamát vizsgáltuk. A Mo erős anizotrópiájával szemben a ZnO homogén porlódást mutatott. Következő lépésként a FIB segítségével pórusos Si multirétegben fotonikus kristály szerkezeteket alakítottunk ki, majd W nanovezeték leválasztását tanulmányoztuk FIB- és SEM technikával. Az ionokkal leválasztott W réteg egyenletes leválási sebességet mutatott, míg az elektronsugár energiája és beesési szöge erősen hatott az így leválasztott réteg morfológiájára, bizonyítva a szekunder elektron emisszió hatását. In-situ és ex-situ ellenállásméréseket folytattunk, szobahőmérsékleten és hőkezelés közben. Az ionokkal leválasztott réteg ohmos jellegű volt, és hőkezelés után irreverzibilis ellenállás változást mutatott, ami W kristályosodásra utal. Az elektronsugárral leválasztott rétegen nemlineáris I-V karakterisztikát mértünk. A fenti kutatások tapasztalatai számos további kutatást segítettek, melyekről a „hasznosítás” pontban lesz szó.
Results in English
The focused beam methods of shaping (lithography, milling, deposition), observation, and characterization of nanoscale objects had to be established in the MTA-MFA. After the installation and the basic training period of the new FEG-SEM/FIB cross beam instrument - being unique in Hungary – a combination of systematic training and research had to be carried out. As an example, basic FIB cutting and shaping properties and parameters of materials used in solar cell research (Mo and ZnO) were investigated. In the case of Mo layers strong sputtering anisotropy could be observed, while the ZnO showed uniform sputtering. As a next step FIB feature milling of photonic crystal structures followed. Optimization of FIB and SEM deposition of W nanowires had been carried out. The FIB deposited nanowires showed constant sputtering rate, while thickness of W layers deposited with e-beam of different energy and angle of incidence showed strong influence of secondary electrons. In-situ and ex-situ electrical resistivity measurement of the nanowires had been carried out at RT and elevated temperatures. The FIB deposited layers showed ohmic character,and a irreversible change of resistivity after heat treatment,- due to crystallization of W. The SEM deposited layers showed quasi-linear and nonlinear I-V characteristics. The methodology based on the results of the research contributed to several other research, mentioned in the section „usability”.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49131
Decision
Yes





 

List of publications

  
Horváth ZE, Kertész K, Koós AA, Horváth E, Vértesy Z, Molnár G,.: Mats of functionalized carbon nanotubes for gas/vapor sensing,, Nanopages 1 (2) 209 – 217 (új folyóirat, IF=1), 2006
Horváth E., Imre A., Tóth A.L., Porod W.: Patterning of Magnetic Nanoobjects by FIB, XIIth International Conference on Electron Microscopy of Solids, june 4-9 2005, Kazimierz Dolny, Poland, poszter, 2005
3. Horváth E, Németh A, Koós AA, Tóth AL, Biró LP, Gyulai J: Focused Ion Beam based sputtering yield measurements on ZnO and Mo thin films,, E-MRS 2006 Spring Meeting, May 29 - June 2, Nice, France, 2006
Horváth E, Neumann PL, Koós AA, Tóth AL: Fókuszált ionsugárral leválasztott W csíkok morfológiai és elektromos vizsgálata, Műszki Kémiai Napok 07, Konferencia Kiadvány pp. 243-246, 2007 április 25 – 27, Veszprém, 2007
Horváth E, Tóth AL, Neumann PL: Anyagmegmunkálás fókuszált sugarakkal „Tapasztalatok és lehetőségek”, MMT 07, 2007 május 24-26, Balatonalmádi (szóbeli) – legjobb előadás díj, 2007
Horváth E, Neumann PL, Tóth AL, Horváth ZE, Biró LP: The temperature dependence of FIB deposited W wire resistance, E-MRS 2007 Spring Meeting, May 28 – June 1, 2007 Strasbourg. (poszter), 2007
Horváth E, Nemes-Incze P, Neumann PL, Tóth AL, Horváth ZE, Biró LP, Hernández-Ramírez F, Romano-Rodríguez A,: Morphological and electrical study of electron beam deposited tungsten layers and wires,, EUROMAT 2007, Sept 10-13, 2007 Nürnberg, 2007
Zolnai Z, Tóth AL, Deák A, Nagy N and Battistig G:: The effect of FIB on ordered colloidal nanoparticulate masks, 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications, 2008, Debrecen, Hungary, Poster presentation, 2008
Gyurcsányi, L Höfler, Á Cserkaszky, T Varga, G Lautner, Gy Jágerszki, P Fürjes, A L. Tóth: Chemically Modified Solid-State Nanopores for Sensing, Proceedings of International Conference on Electrochemical Sensors, p. 88., Dobogókő, Hungary, 2008, 2008
E Horvath, A. Imre, A.L.Toth, W.Porod: Nanoobject Patterning by FIB, HUNS-2005 Hung.Nanotechnology Symp., Budapest, March 21-22 2005 Book of Abstract, p 50, 2005
Horváth E, Neumann PL, Tóth AL, Vázsonyi É, Biró LP, Fürjes P, Dücső Cs: Electrical characterization of tungsten nanowires deposited by focused ion beam (FIB), Nanopages, 1 (2) 253-260 (új folyóirat, IF=1), 2006
Horváth E, Neumann PL, Tóth AL, Koós AA, Horváth ZE, Biró LP: Morphological and Electrical Study of FIB Deposited W Wires,, Microelectr. Eng. 84 (2007) 837-840., 2007
Horváth E, Németh, Koós AA, Bein MC, Tóth AL, Horváth ZE, Biró LP, Gyulai J: Focused ion beam based sputtering yield measurements on ZnO and Mo thin films,, SUPERLATTICES AND MICROSTRUCTURES 42 (1-6): 392-397 JUL-DEC 2007, 2007
Barna Á., Kotis L., Lábár JL, Osváth Z., Tóth AL, Menyhárd.M,: Ion beam mixing by focused ion beam , JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 102 053513, 2007
A. Barna, S. Gurban, L. Kotis, A.L. Toth, M. Menyhard: Ion mixing at 20 keV: A comparison of the effects of Ga+, Ar+ and CF4 + ion irradiation, Ultramicroscopy 109 (2008) 129–132, 2008
Horváth E: Nanomegmunkálás, elektron- és ionsugaras leválasztás (nano-EBAD és nano-IBAD) és jellemzésük, BME / MTA-MFA, 2009
Barna A, Kotis L, Lábár J, Osváth Z, Tóth AL, Menyhárd M, Zalar A , Panjan P: Producing metastable nano-phase with sharp interface by means of focused ion beam irradiation, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105, 044305, 2009



Back »