Наращивание нано-структур отдельных металлических нано-объектов с использованием припоя

Подробности

Опубликовано 21.10.2015 15:03

Просмотров: 1729

Сварка нано-объектов – проблема, которая давно занимает ученые умы. Вся техника, но особенно такая нежная, как наноэлектроника, требует ремонта и обслуживания. 

Сварка нано-объектов обеспечивает как механические, так и электрические свойства. Нано-сварка сопротивлением всего 20 Ом достигнута использованием припоя из Sn. Эта технология включает в себя гибкость химического состава нано-проволоки припоя и отличное пространственное разрешение метода нано-сварки, может применяться для производства нано-сенсоров и электроники, собранной из большого количества нано-объектов, а также для починки и соединения электроники.

Отдельные нано-объекты: частицы, проволоки, трубки – теперь могут быть должным образом сварены при помощи сканирующего электронного микроскопа. Однако просто привести в соприкосновение нанообъекты – недостаточно для обеспечения надежного соединения и функционирования, которое необходимо для правильной работы устройств.

Другие методы сопряжены с некоторыми проблемами в практическом использовании. Например, мощные системы сварки электронным лучом дороги и трудно внедряются в производство. В термических методах очень сложно контролировать зоны нагрева и примеси в свариваемых материалах.

Новый метод наносварки в корне улучшает точность, гибкость и контроль за процессом, проходящим между отдельными нанопроволоками и объектами. Основная цель – избежать чрезмерного тока через нанообъекты и создать соединение при помощи нанообъ-ема выбранного металла. Разогрев присадочной проволоки металла производится при помощи джоулева тепла. Основной принцип процесса проиллюстрирован на рис.1. Использование на-нообъемов припоя для объединения на-нообъектов также важно для проектирования механических и функциональных свойств.

Сначала 55 нм Au нано-проволоки сваривается при помощи золотого припоя в комплексную модель, включающую тройное соединение, которое не может быть получено простым нагревом нано-проволок электрическим током. Возможность сваривать золотые нано-проволоки – важный опыт; кроме того что они обладают прекрасной проводимостью и стабильностью в кислой среде, они используются для электродов и выводов в полупроводниковой индустрии и исследованиях нано-объектов.

Следующий пример демонстрирует, что разнородные нанопроволоки могут быть сварены вместе при использовании припоя. Sn-Au припой распространен в макроскопической технике сварки. Кроме прекрасной проводимости и низкой точки плавления, он обладает большой коррозионной стойкостью. Возможность ввести нанопроволоки в электрические цепи посредством высокого качества сварных соединений составляет важный шаг в исследованиях наносенсоров. Нанопроволоки были произведены при помощи электролитического осаждения на матрицу из Si/ SiO2 (100 нм). Чтобы сделать нанопро-волочную сеть, отдельные нанопрово-локи были собраны в комплекс нано-манипулятором при помощи сканирующего электронного микроскопа. На-номанипуляторы электронного микроскопа очень подходят для промышленной локализованной наплавки и починки нанотехники. Сначала нанопро-волоки были перемещены на подложку при помощи мягких толчков от нанома-нипуляторов сканирующего микроскопа (Рис. 2а.). Выбранная нанопрово-лока пермещается при помощи ван-дер-ваальсовой силы (Рис. 2b.), к другой нанопроволоке (Рис. 2c.). Все механические манипуляции сканирующего микроскопа простые, быстрые и надежные. Они также не требуют большого количества времени, затрат и помогают избежать загрязнения. Все эти свойства позволили легко создать комплекс наноструктур, как показано на картинке (Рис.2d).