作者:约翰·图恩，佐治亚理工学院 蚀刻石墨烯薄片
学分:佐治亚电子和纳米技术学院 通过改变紧密聚焦电子束的能量和剂量，研究人员已经证明了在二维氧化石墨烯层上蚀刻掉和沉积高分辨率纳米图案的能力
三维加/减“雕刻”可以在不改变电子束沉积室化学性质的情况下完成，为构建新一代纳米结构奠定了基础
基于聚焦电子束诱导处理(FEBID)技术，这项工作可以生产二维/三维复杂纳米结构和功能性纳米器件，用于量子通信、传感和其他应用
对于氧化石墨烯之类的含氧材料，可以在不引入外部材料的情况下，利用衬底中的氧进行蚀刻
“通过定时和调整电子束的能量，我们可以激活电子束与氧化石墨烯中的氧的相互作用来进行蚀刻，或者与表面的碳氢化合物相互作用来产生碳沉积，”安德烈·费多罗夫教授和雷思说
弗兰克·H
小布什时代的尼利椅
佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院
“通过原子级控制，我们可以使用直接写入-移除过程生成复杂的模式
量子系统需要在原子尺度上进行精确控制，这可能会带来许多潜在的应用
" 这项技术发表在8月7日的美国化学学会应用材料与界面杂志上
这项工作得到了美国政府的支持
S
能源部科学办公室，基础能源科学
合著者包括来自韩国釜山大学的研究人员
传统上，纳米尺度结构的形成是通过光致抗蚀剂涂覆和图案化的多步工艺来完成的，该工艺是通过光或电子束平版印刷，随后是整体干/湿蚀刻或沉积
这种工艺的使用限制了可实现的功能和结构拓扑的范围，增加了复杂性和成本，并有来自多个化学步骤的污染风险，为用敏感的二维材料制造新型器件制造制造了障碍
碳在石墨烯上的沉积
学分:佐治亚电子和纳米技术学院 FEBIP实现了材料化学/位点特异性、高分辨率多模式原子尺度处理，并为具有原位成像能力的二维纳米材料的“直写”、单步表面图案化提供了前所未有的机会
它允许实现快速多尺度/多模式“自上而下和自下而上”的方法，从原子尺度操作到纳米和微米尺度的大面积表面修饰
“通过调整电子的时间和能量，你可以移除材料或添加材料，”费多罗夫说
“我们没想到氧化石墨烯电子曝光后，我们会开始蚀刻图案
" 利用氧化石墨烯，电子束将原子尺度扰动引入二维排列的碳原子，并使用嵌入的氧作为蚀刻剂，以精确的图案去除碳原子，而无需将材料引入反应室
费多罗夫说任何含氧物质都可能产生同样的效果
“这就像氧化石墨烯携带了自己的蚀刻剂，”他说
“我们只需要激活它，用适当能量的电子‘播种’反应
" 为了添加碳，通过电子束与基底的相互作用，使碳氢化合物分子分解到氧化石墨烯的表面上，使电子束长时间聚焦在同一个点上会产生过量的低能电子
在这种情况下，电子与碳氢化合物而不是石墨烯和氧原子相互作用，留下释放的碳原子作为三维沉积物
“根据你给它带来的电子数量，你可以在远离蚀刻凹槽或二维平面的地方生长不同高度的结构，”他说
“你可以把它想象成在正确的时间和地点激发电子、基质和吸附分子的全息书写
" 蚀刻和沉积技术
学分:佐治亚电子和纳米技术学院 该工艺应适用于沉积金属和半导体等材料，尽管需要将前体添加到腔室中以形成前体
这种只有几纳米高的三维结构可以作为石墨烯层之间的间隔物，或者作为层上的有源传感元件或其他器件
费多罗夫说:“如果你想把石墨烯或氧化石墨烯用于量子机械设备，你应该能够以单个碳原子的尺度来定位材料层。”
“这个过程也可以用于其他材料
" 使用这种技术，高能电子束可以产生几纳米宽的特征尺寸
通过引入含有前体的金属原子，可以用金属填充表面蚀刻的沟槽
除了简单的模式之外，这个过程还可以用来生长复杂的结构
“原则上，你可以建造一个像纳米级艾菲尔铁塔一样的结构，包含所有复杂的细节，”费多罗夫说
“这需要很长时间，但这是电子束写入可能达到的控制水平
" 尽管系统已经被建造成并行使用多束电子束，但费多罗夫并不认为它们被用于大规模应用
他说，更有可能的是，实验室被用来制造用于研究目的的独特结构
他说:“我们正在展示否则不可能生产的结构。”
“我们希望在量子设备等领域开发新的能力
这项技术可能是一个想象力的推动者，用石墨烯和其他有趣的材料为我们带来有趣的新物理
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
