3.3.   Локальное химическое осаждение из газовой фазы

Зондовое локальное химическое осаждение материалов из газовой фазы обычно осуществляют при комнатной температуре в сканирующих туннельных микроскопах, оснащенных газовым инжектором, сопло которого располагают в непосредственной близости от острия зонда. Метод опробован на металлах и полупроводниках. В качестве исходных реагентов обычно используют те же соединения, что и при традиционном осаждении материалов из газообразных металлорганических соединений.

Процесс осаждения материала под зондом регулируется несколькими механизмами, связанными с действием электрического поля в зазоре зонд–подложка. Вначале происходит диссоциация исходных реагентов в сильном электрическом поле или за счет электронной бомбардировки. Молекулы газа могут также ионизироваться за счет присоединения электронов.

Продукты диссоциации адсорбируются на поверхности подложки исключительно под острием зонда, поскольку неоднородное электрическое поле под зондом заставляет их мигрировать в область максимальной напряженности поля, т.е. к проекции оси зонда на подложку. Хотя эффективность различных механизмов диссоциации и возбуждения газовых молекул под зондом остается предметом научных дискуссий, это не ограничивает разработок вариантов практического применения локального зондового осаждение материалов. Этот метод обеспечивает нанесение полосок материала толщиной в несколько нанометров при их ширине 3…5 нм. Скорость осаждения составляет порядка 3 нм3/с.

Тонкие механизмы хемосорбции могут быть использованы для контроля процесса локального осаждения в сверхвысоком вакууме. Они основаны на селективной десорбции атомов водорода с поверхности кремния сканирующим зондом. Отличия в химических свойствах между чистой и пассивированной водородом поверхностями кремния позволяют реализовать пространственноселективные химические реакции в нанометровых дегидрогенизированных областях. Эти области затем используются в качестве трафарета для селективного окисления, нитрирования и металлизации химическим осаждением из газовой фазы.

Нанотехнологические методы, использующие сканирующие зонды, достаточно перспективны для создания наноразмерных элементов из различных материалов. Они обеспечивают формирование твердотельных элементов (квантовых шнуров и квантовых точек) размерами 10 нм и менее. Однако существенным ограничением в их широком применении является скорость обработки подложек. Она остается недостаточной для массового производства. Между тем, малые размеры зондов позволяют интегрировать их в многозондовые блоки для одновременной параллельной обработки значительных поверхностей. Создание надежных многозондовых (1000 зондов и более) головок продвигает зондовые методы формирования наноразмерных структур к широкому практическому освоению.