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目睹複雜的奈米圖案形成過程

      日期:2002/1/9      來源:半導體科技

   

Sandia國家實驗室美國能源部門的研究人員似乎是有史以來第一次觀察到可控制、有秩序的二維原子沈積奈米圖案形成過程。
位於Albuquerque的NM-based實驗室科學家認為,像這樣可以藉由物理參數(像是溫度或是材料組成)來控制的組織形成過程,代表我們將可以藉由微調自我組織(self-assembling)奈米結構的元件特性來形成奈米樣板(nanotemplate)。一種可能的應用便是用來製作在通訊用途中,及使用來控制光線的光晶格元件。藉由低能量的電子顯微鏡,我們可以看到奈米結構真正如何產生、如何自我組織與如何轉換的過程;並可以看到導線原子如何沈積到銅基板上、如何形成導線點、接著形成線狀導線,最後當加入更多導線後,又如何反轉導線點(這樣銅便成了點狀材料),見圖二。
Sandia的物理學家Norm Bartelt表示,以前這理論一直被許多人所質疑。對於原子而言,並不存在任何特別路徑要它們以預期的圖案來排列。簡單的說,動力學預測10,000個自由移動的原子將會跑向任何方向,所以並不會有任何圖案組織形成。但是理論學家一直相信原子間的相吸與相斥作用力會導致原子在不同的化學和物理系統中自然形成有序的圖案。
計畫領導人Gary Kellogg表示,在我們所知的實驗中,此項工作是人們第一次確切地觀測到一系列理論所預期的區域圖案,這將有助於了解極小尺寸下所呈現的新物理現象。在國防和商業應用上,我們需要許多特定性質的新材料,而這些新材料往往只能在奈米尺寸下製作。因此,此項研究不僅僅讓我們了解了大自然如何在奈米尺寸下工作,也將有助於我們未來的奈米研究。實驗和理論的高度吻合將可以讓我們在實驗過程中探測出關鍵性的原子間作用力。
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