Исследование взаимодействия нанорельефа с поверхностью основы

2.2. БЕСКОНТАКТНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ НАНОРЕЛЬФА
Бесконтактное формирование нанорельфа представляет собой технологический процесс создания на поверхности металлических подложек заданных наноструктур. К таким наноструктурам могут быть отнесены, например, отдельные бугорки на поверхности. В определенной системе наличие такого бугорка означает один бит информации, а его отсутствие, соответственно, ноль.
Локальная деформация подложки может быть осуществлена различными путями. Одним из них является воздействие зонда СТМ путем создания механического напряжения ст за счет электростатического ноля Е:

где 8 — диэлектрическая проницаемость среды между зондом и подложкой; Sq — диэлектрическая проницаемость вакуума.
Существует понятие электростатического поля порога пластической деформации Е₀, В/см:

где т — механическое напряжение, при котором начинается пластическая деформация.
Другой способ заключается в локальном тепловыделении при прохождении больших плотностей тока через поверхность подложки. Возможны методы «холодной» деформации подложек, основанные на поверхностной диффузии атомов подложки в неоднородных электрических полях.
В методе бесконтактного формирования нанорельефа целесообразно использовать переменное гармоническое электрическое ноле на частотах, лежащих в мегагерцевом диапазоне, в котором исключается возникновение перемычек между зондом и подложкой
Локальная глубинная модификация поверхности представляет собой технологический процесс создания элементов наноэлектроники в полупроводнике под поверхностью оксидного слоя путем локального изменения физико-химических свойств материала. Локальная глубинная модификация проводится с помощью проводящего зонда но следующей технологической схеме (рис. 4.29). К поверхности полупроводниковой подложки 2, защищенной окисиым слоем 1, подводится зонд 3. К зонду с радиусом закругления R приложено напряжение U. Электрическое поле проникает в подложку на глубину L, составляющую десятки и сотни нанометров. Под поверхностью на глубине z₀ формируется область пластической модификации радиусом г, который определяется приложенным электрическим напряжением.
Максимальная глубина залегания области модификации происходит при пороговом напряжении U , которое определяется как

где т, — предел пластичности; е,, е₂ — диэлектрическая проницаемость соответственно пленки и полупроводника; q — заряд электрона; и₀ — концентрация равномерно распределенных ионизированных примесей.
При таком пороговом напряжении наибольшая глубина залегания области модификации определяется выражением

Оценки показывают, что при п₀ = 5 • 10^ш см ³ при пороговом напряжении 144 В максимальная глубина залегания области локальной модификации составляет 2_0пшх= 195 нм.
Процесс локальной модификации полупроводников должен проходить так, чтобы исключить эмиссию электронов с зонда. В противном случае возможны локальный разогрев поверхности, а также инжекция электронов

Рис. 4.29. Схема локальной глубинной модификации полупроводника в область пространственного заряда. Таким образом, неправильная полярность приложенного напряжения может существенно уменьшить глубину модификации.