V fəsil. O'z-o'zini tartibga solish jarayonlari

V fəsil. O'z-o'zini tartibga solish jarayonlari................... 160 5.1. O'zingizni yig'mang......................................................160 5.2. Ommaviy materiallarda o'z-o'zini tashkil etish...................... 165 5.3. Noorganik materiallarda nanokristallit bilanr................ 168 5.4. Zol–gel texnologiyası............................................... 169 5.5. Organik materiallardagi nanokristallitlar.......................173 5.6. Epitaksiya paytida o'z-o'zini yig'ish.................. 174 5.7. Langmuir-Blocet qatlamlari....................................... 180 5.8. Langmuir-Blodgett-ni avtomatik sozlash........ 184
adabiyotlar........................................................................ 190
kirish
Ozarbayjon texnika universitetining bir guruhi
Tayyorlagan va sizga taqdim etayotgan o‘quv qo‘llanma mualliflarning tajribalari, turli fanlar bo‘yicha o‘tgan yillardagi o‘qitish tajribasi va ilmiy izlanishlar natijalari asosida yozilgan. nanoelementlarda kuzatilgan fizik ta'sirlar, turli nanostrukturalarni yaratishda qo'llaniladigan usullar va foydalaniladigan asbob-uskunalar batafsil yoritilgan. U epitaksiya usullari va jihozlarini, nanotexnologik zond usullarini va turli skanerlash zond mikroskoplarini, nanolitografiya usullarini, quyma materiallarda o'z-o'zini yig'ish va o'zini o'zi tashkil etish jarayonlarini, Langmuir-Blodgett qatlamlarini va ularni ishlab chiqarish qurilmasini o'z ichiga oladi.O'lchov birliklari ko'rsatilgandek xalqaro miqyosda qabul qilingan. quyida.. O‘quv qo‘llanma “Elektronika, radiotexnika va telekommunikatsiya injeneriyasi” va boshqa tegishli mutaxassisliklarda tahsil olayotgan talabalar, doktorantlar, ilmiy xodimlar uchun foydali bo‘lishi mumkin.
Müəlliflər
QISTQARMALAR VA FOYDALANILGAN O‘lchov birliklari
molekulyar nur epitaksisi (MBE)
ulkan magnit qarshilik (GMR) metall-organik bug 'fazasi epitaksisi (MOVPE) skanerlash zond mikroskopi (SPM)
scanning tunneling mikroskop (STM) atom kuchi mikroskopi
(AFM)
elektr quvvat mikroskopiyasi
(EFM)
magnit kuch mikroskopi (MFM)
elektron nurli litografiya (EBL)
burchak chegaralangan proyeksiyali elektron litografiyasi (SCALPEL) bilan sochilish
ion nurli litografiya (IBL)
siyoh kontaktini bosib chiqarish, siyoh
- molekulyar nur epitaksisi (MBE) - ulkan magnit qarshilik
– metall-organik birikmalarning gaz fazali epitaksisi
- skanerlash probi
mikroskopu
– skanedici tunel mikroskopu
– atom qüvvə mikroskopu
nusxa ko'chirish
- magnit-kuch mikroskopi
- elektron nurli litografiya
– proyeksiya burchagini cheklash orqali elektron litografiya
-ion nurli litografiya
- siyoh bosib chiqarish
bo'rttirma
dip-pen nanolithography (DPN) o'z-o'zini yig'ish
o'z-o'zini tashkil etishsol-gel texnologiyasicm (santimetr)mkm(mikrometr)J(Joule)
g (gram)
C (kulon) V (volt)
Ō(ohm)
Hz (gerts
– ochuvchi
- tuklar nanolitografiyasi
- o'z-o'zini yig'ish - o'z-o'zini tashkil qilish
- sol-gel texnologiyasi - santimetr
–mikrometr – Coul
– gramm – Kulon – volt
- Oh
- Hs (Uning)
KIRISH
1959 yilda Nobel mukofoti sovrindori Richard Feynman shunday ma'ruza o'qidi: "U erda, pastda, u o'lchamlarga urg'u berdi. Bu ma'ruzada juda ko'p atomlar va molekulalar mavjud." kichik olim darajasi va past o‘lchamli materiallar va qurilmalar yaratish natijasida fan-texnika taraqqiyotining fantastik istiqboli yuqori baholanishini aytdi..Ushbu relizni nanotexnologiyalar davrining boshlanishi deb hisoblash mumkin.
"Nanotexnologiya" atamasi birinchi marta 1974 yilda Norio Taniguchi tomonidan ishlatilgan.
Dastlab “nanotexnologiya” tushunchasi yogʻochga koʻtariladigan sirtni nihoyatda yuqori aniqlikda qayta ishlashni, yuqori energiyali elektron, foton va ion guruhlari yordamida mayda zarrachalar hosil qilishni taʼminlovchi jarayonlarni anglatar edi. Nanotexnologiya» juda keng maʼnoda qoʻllaniladi. asbob-uskunalar, texnologik usullar, nanoobʼyektlarning xossalari va usullarini oʻrganish va hokazo.
. ..Ushbu relizni nanotexnologiyalar davrining boshlanishi deb hisoblash mumkin.
"Nanotexnologiya" atamasi birinchi marta 1974 yilda Norio Taniguchi tomonidan ishlatilgan.
Dastlab “nanotexnologiya” tushunchasi yuqori energiyali elektron, foton va ion guruhlari yordamida koʻtarilgan sirtni nihoyatda yuqori aniqlikda qayta ishlash, mayda zarrachalar hosil boʻlishini taʼminlovchi jarayonlarni nazarda tutgan. "Nanotexnologiya" juda keng ma'noda qo'llaniladi. uskunalar, texnologik usullar, nano-ob'ektlarning xossalari va usullarini o'rganish va boshqalar. Nanozarrachalardan tashkil topgan materiallar esa nanostrukturalar va nanokompozitlar deb ataladi.Bunday materiallar nanozarrachalarni istalgan matritsaga kiritish orqali ham olinadi.
Mikro va makro miqyosdagi elementlarga nisbatan nanoelementlar mutlaqo yangi fizikaviy, kimyoviy va biologik xususiyatlarga ega.Nanoelementlar bilan bog‘liq holda nanofan, sof nanotexnologiya, nanoexnjinerlik kabi yo‘nalishlar yaratildi.Nanoelementlar samarali qo‘llash imkoniyatlarini qidirmoqda. nanoelementlar va tuzilmalarni yaratgan va o'rgangan.
Shu o‘rinda savol tug‘iladi: bir, ikki yoki uch o‘lchamdagi 100 nm dan kichik elementlar nima uchun bunchalik kichik bo‘lib o‘sadi.Gap shundaki, nano o‘lchamdagi tuzilmalarda zarrachalar harakati uch guruhga bo‘lingan fundamental hodisalar tufayli yuzaga keladi.Bular kvant chegaralanishi, ballistik transport va kvant interferensiya hodisalari.Kvant chegaralanishi elektronning erkin harakati bir, ikki yoki uch yo‘nalishda potensial to‘siq bilan chegaralanganda sodir bo‘ladi.Bu vaqtda mumkin bo‘lgan energiya holatlari spektri o‘zgaradi va o‘z navbatida nanostrukturadan zaryad tashuvchilarni tashish-
Zaryad tashuvchilarning tashilishi potentsial to'siqqa parallel yoki perpendikulyar bo'lishi mumkin.Potensial to'siqqa parallel harakat paytida ballistik tashish va kvant interferensiyasi kabi effektlar ustunlik qiladi.
Ko'rsatilgan barcha hodisalar tipik kvant-mexanik effektlardir.Demak, nanoelementlarda mikro va makroelementlarda kuzatilmaydigan qator effektlar yuzaga keladi, bu ularning xossalarining yirik o'lchamli elementlardan tubdan farqlanishiga sabab bo'ladi. Nanorangda elektron tizimning asosiy xususiyatlaridan biri - uning energiya spektri o'zgaradi. Cheklangan o'lchamli yo'nalishlarda harakatlanadigan elektronlarning energiya spektri diskretdir.
Moddaning o'lchamlari nanometrgacha kichraytirilganda uning ko'pgina parametrlari: erish harorati, elektr o'tkazuvchanligi, magnit xossalari va boshqalar o'lchamlarga bog'liq.Shunday qilib, moddaning o'lchamlarini o'zgartirish mumkin bo'ladi va ta'bir joiz bo'ladi. yangi materialni kimyoviy tarkibini emas, balki o'lchamlarini o'zgartirish orqali sotib oling.
Nanotexnologik ob'ekt - bu to'g'ridan-to'g'ri nano o'lchamdagi ob'ekt (nanozarracha, nanozarracha, nanotuba, nanotola, nano varaq va boshqalar) yoki alohida nanoelementlar darajasida yaratilgan va o'zgartirilgan.
Bu makroskopik ob'ekt bo'lishi mumkin (hajmli material, qurilmalar va tizimlarning alohida elementlari va boshqalar).
Agar qurilma yoki tizimning asosiy komponentlaridan kamida bittasi nano-ob'ekt bo'lsa, boshqacha qilib aytganda, texnologik jarayonning bir bosqichi natijasida nano-ob'ekt olinsa, qurilma yoki tizim ishlab chiqarilgan deb hisoblanadi. nanotexnologiyalar yordamida yaratilgan.
Nanostrukturalarni yaratishda ikkita asosiy yondashuv qo'llaniladi: bular shartli ravishda "yuqoridan pastga" va "pastdan yuqoriga" texnologiyalari deb ataladi.
"Yuqoridan pastga" texnologiyasi - bu jismoniy ob'ektlarning o'lchamlari ultramikroskopik, nanometr shkalasiga yetguncha mexanik, kimyoviy va boshqa usullar bilan amalga oshiriladigan jarayon. yasashga asoslanadi.Buning uchun mikroelektronikaning mashhur usullaridan foydalaniladi.Oddiy misol tariqasida fotolitografiya usullari bilan yaratilgan yarimo tkazgichli qurilmalar qatorini ko rsatadi.Fotolitografiya jarayonida birlamchi yarim o tkazgich lazer nuri bilan qayta ishlanadi.Bunday ishlov berish. platada oldindan belgilangan strukturani olish imkonini beradi.lazer nurining to‘lqin uzunligi bilan belgilanadi.Hozirda bu parametr 10 nm gacha yetdi.Hozirgi vaqtda tor lazer nurlari 100 nm gacha aniqlikdagi mikroprosessiyani amalga oshirish imkonini beradi.Ammo bu texnologiya murakkab va ulardan foydalanish qiyin.
uskunalar qimmat.Shuning uchun texnologiya yirik ommaviy ishlab chiqarishda qo'llanilmaydi.
“Pastdan yuqoriga” texnologiyasida mikro tuzilma elementar “g‘ishtlardan” – atomlar, molekulalar, klasterlar, nano-naychalar, nano-kristallardan yig‘iladi.Yig‘ish yoki o‘z-o‘zini yig‘ish jarayonida bu elementlar o‘z ichiga joylashtirilishi kerak. Kerakli ketma-ketlik.Masalan, kristallik skanerlovchi tunnel mikroskopining zondi bilan atomlarning birma-bir yig'ilishini ko'rsatadi.nanorobotlar yordamida atomlarni yig'ish orqali makroskopik ob'ektni tayyorlash real emas.Chunki bu juda ko'p vaqtni oladi. Shuning uchun, makroob'ektlar "pastdan yuqoriga" tamoyili asosida o'zini o'zi yig'ish va o'zini o'zi tashkil qilish kerak..Shunday qilib atomlar va molekulalar ma'lum tartibda joylashadilar.Bunday jarayon tabiatda, masalan, biologik sistemalarda ham uchraydi.
“Pastdan yuqoriga” tamoyili atom va molekulalarni tanlab cho’ktirishdan foydalanib, substratning ma’lum bir qismida kerakli strukturani yaratishga ham imkon beradi.Masalan, alohida qismlardan uy qurish.Mexanizmning mavjudligi tufayli. uning kombinatsiyalari ma'lum emas, bu yangi funktsional xususiyatlarni olish strategiyasini yaratishga imkon bermaydi.
Oxirgi yillarda olingan texnologik natijalarni tahlil qilish nanostrukturalar va nanoqurilmalar qurish va ularni ishlab chiqarish imkonini beradi.Faqatgina foydalaniladigan materiallarning fizik-kimyoviy xossalarining asosiy tamoyillari ma’lum bo‘lgandan keyingina xossalarini modellashtirish va qurish mumkin bo‘ladi. Olingan nanoob'ektlardan.
Nanotexnologiyada funksional elementlar va ularning turli kombinatsiyalarini yaratish usullari mikroelektron texnologiyalardan farq qiladi.Chunki bu holda texnologik sikl atomlar va molekulalarning kichik o'lchamdagi strukturalarni yaratish tendentsiyasidan foydalanadi.
Nano o'lchamli tuzilmalarni shakllantirish imkoniyati Bu yarim o'tkazgichli qurilmalarni tayyorlash texnologiyasini ishlab chiqish natijasida mumkin bo'ldi.Bu erda birinchi navbatda gaz fazali kimyoviy cho'ktirish, molekulyar-nur va elektron-radiolitografiya usullarini ko'rsatish mumkin. Bundan tashqari, qaynash nuqtasi zondlari va o'z-o'zini tartibga soluvchi jarayonlarni qo'llash orqali nanostrukturalarni yaratish imkoniyatlari sezilarli darajada kengaytirildi.
|