УДК 620.3

 

СОЗДАНИЕ КОЛЬЦЕВЫХ, ПЕТЛЕВЫХ И ПОДВЕШЕННЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ НАНОПРОВОЛОК МЕТОДОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ НАНОСБОРКИ «СНИЗУ-ВВЕРХ»

 

 

С. В. Фонгратовски ¹, В. В. Коледов ¹, А. П. Орлов¹, А. В.Фролов¹, А. М. Смолович¹, П. В. Лега ¹, В. Г. Шавров ¹, В. Ч. Фам^1,2, А. В. Иржак ^3,4, Т. Пекизех ⁵, С. Бхатчатаррия ⁶

 

¹ Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

 ² Московский физико-технический институт, 141701, Московская облаcть, г. Долгопрудный, Институтский пер., 9

³ Институт микроэлектронной технологии и высокочистых веществ, 142432, Москвоская область, г. Черноголовка, ул. академика Осипьяна, 6

⁴ Национальный университет науки и технологии «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский проспект, 4

⁵ Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Seyed-Khandan bridge, Shariati Ave., Tehran 163171419, Iran

⁶ School of Physics University of the Witwatersrand PO Box Wits Johannesburg, 2050, South Africa

 

 

Статья поступила в редакцию 14 января 2019 г.

 

Аннотация. Создание трехмерных упорядоченных наноструктур представляет важную проблему для научных исследований, наноэлектроники, наносенсорики, ввиду того, что разнообразные нанообъекты, обладающие полезными физическими и функциональными свойствами синтезируются большими массивами, а отбор, перенос и формирование трехмерных наноструктур должен проводиться инструментами, сравнимыми по размерам с манипулируемыми нанобъектами. В работе описаны результаты экспериментов по изготовлению образцов петлевых и кольцевых подвешенных структур из нанопроволок различного состава методом механической наносборки «снизу-вверх» при помощи нанопинцетов на основе сплава с эффектом памяти формы Ti₂NiCu.

Ключевые слова: нанопроволоки, трехмерное наноманипулирование, углеродные нанотрубки, наносборка «снизу-вверх», кольцевые структуры, эффект памяти формы, сплав Ti₂NiCu.

Abstract. The creation of 3D ordered nanostructures represents an important problem for scientific research, nano-electronics, and nano-sensorics, as a result of the fact that various nano-objects with useful physical and functional properties are synthesized by large arrays, but the selection, transfer and formation of three-dimensional nanostructures should be carried out using tools comparable in size to the manipulated nano-objects. This paper describes the results of fabricating of the samples of pig-tail and ring suspended structures of nanowires of different composition using the mechanical “bottom-up” assembling using nano-tweezers based on Ti₂NiCu shape memory alloy. The nano-maripulation system used in the work includes a scanning electron microscope (SEM) and an ionic microscope with the focused ion beam system (FIB) CrossBeam Neon40 EsB (Carl Zeiss) with two Kleindiek nano-manipulators. The Kleindiek nanomanipulator is equipped with a nanogripper with a resistive microheater, which is located at the tip of a tungsten needle. The needle tip with nanogripper can be positioned with an accuracy of about 10 nm in the volume of the working chamber of the microscope. The nanotweezers are made of composite based on Ti2NiCu alloy with shape memory effect and have dimensions of 20x5x1 micron. The size of the controlled gap is 0 .... 1 μm. The temperature range of the thermoelastic martensitic transformation for this alloy is approximately 40-60 ° C. The process of nano-assembly of the functional structures in the configuration of rings, loops and suspended elements is carried out under the control of the SEM and includes operations: selection of individual nano-objects from a variety of pre-prepared, capture and separation of the nano-object, the formation of a functional structure, for example, rings and mechanical fastening to a substrate or in a three-dimensional construction, in a suspended state. Often, the nanowires of different nature form beams or “forest”, so an individual object, for example, a nanowire or its fragment, is held with the help of a nanogripper and is separated from the array. The formation of a loop or ring necessarily requires fixing at one point to impart torsional moment. Mechanical fixing can be accomplished using two nano-tweezers and two nano-manipulators. Electrical and mechanical contact can be achieved by applying ion-stimulated metal deposition in the FIB-CVD setup. A fixed nanowire can be bent or even twisted into a coil. As an example of the application of the proposed method, functional structures of CNTs decorated with Gd nanoparticles are presented.

Key words: nanowires, three-dimensional nanomanipulation, CNT, bottom-up nano-assembling, ring structures, pig-tail structures, shape memory effect, Ti₂NiCu alloy.

 

Для цитирования:

С. В. Фонгратовски, В. В. Коледов, А. П. Орлов, А. В.Фролов, А. М. Смолович, П. В. Лега, В. Г. Шавров, В.Ч. Фам, А. В. Иржак, Т. Пекизех, С. Бхатчатаррия. Создание кольцевых и петлевых подвешенных структур на основе нанопроволок методом механической наносборки «снизу-вверх». Журнал радиоэлектроники. 2019. № 2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb19/14/text.pdf

 

DOI 10.30898/1684-1719.2019.2.14