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微觀世界新科技-鑄強奈米學園 首頁 / 交流討論 / 原子級的奈米雕刻術登場 2008/04/10
原子級的奈米雕刻術登場 2008/04/10 回應
法國的物理學家發展出一項新技術,以掃描式電子顯微鏡為切割工具,在奈米材料上進行非常精準的雕刻。這項技術使人們可以在類似碳奈米管的材料上進行削切,由特定區域中移除選定的原子,為奈米工程開啟了另一扇大門。

電子顯微術是利用高能電子來取得樣品的奈米級影像,在電子束與樣品作用過程中,可能會將材料的原子轟出表面,造成樣品的損壞。在Paris-Sud大學的Alberto Zobelli等人的改造下,這個惱人的問題竟然成為一項優點,他們將掃描穿透式電子顯微鏡(STEM)當作雕刻工具使用,而且還能邊雕刻邊監看。

以往在這方面研究由於不能有效控制電子束,無法只在指定位置上進行破壞。為了改善這一點,Zobelli等人透過理論計算出在不同電壓下,材料與電子束之間的交互作用,結果發現個別原子的破壞截面(damage cross-section)與其所處位置息息相關,例如位在奈米管兩側或中間,緊鄰缺陷或處於完美晶格中,對應的截面都不同,因此被轟出材料表面的機率也不一樣。

此技術類似利用聚焦離子束(focused ion beam)進行傳統的削切,不過相較於離子束,電子束更適用於奈米結構,因為其濺射率(sputtering rate)較低,而且解析度可達0.5 nm。研究團隊成功地以此技術局部改變有機與無機單壁奈米管的直徑與形狀。該小組的計算顯示,只要由奈米管移除一個原子,附近的原子會變得更容易移除,透過此”階梯機制”(laddering mechanism)可移除排成一線的原子。之後奈米管會重組,修復電子束造成的缺陷。

研究人員表示,在控制下改變奈米管的形狀具有技術上的重要性。在奈米管上移除一列原子將會改變奈米管的對掌性(chirality),即改變其電性。換言之,可以將奈米管從金屬性變為半導體性,反之亦然,如此便可輕易在奈米尺寸下製造出蕭基二極體(Schottky diode)。詳見Physical Review B 77, p.045410 (2008)。

原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/33393
譯者:蘇俊鐘(中央研究院應用科學研究中心)
2008/4/17 AM 09:42:08


劉志彥





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