GB/T 42106-2022 纳米技术 三维纳米结构与器件的加工方法 离子束辐照诱导应变法（正式版）

ICS07.030GB/T42106—2022纳米技术三维纳米结构与器件的加工方法离子束辐照诱导应变法国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42106—2022 I Ⅱ 13术语、定义和缩略语 3.2缩略语 2 24.2利用该加工原理可构建的三维纳米结构 2 3 3 3 3 3 36.3洁净度 47加工方法 47.1衬底清洗 47.2直立纳米线构建三维纳米结构的加工方法 47.3平面纳米薄膜构建三维纳米结构的加工方法 5 5 6IGB/T42106—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国科学院提出。本文件由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口。ⅡGB/T42106—2022离子束辐照可诱导直立纳米线或平面纳米薄膜产生应变，从而使纳米线或纳米薄膜在三维空间产生弯曲或折叠，为构建高性能的三维纳米电子器件、光电和光学元器件等提供了新的加工手段。本文件提供一种利用离子束辐照诱导应变技术构建三维纳米结构与器件的加工方法规范。本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及7.2和7.3与直立纳米线或平面纳米薄膜构建三维纳米结构的加工方法相关的专利的使用。本文件的发布机构对于专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可通过以专利持有人姓名：中国科学院物理研究所地址：北京市海淀区中关村南三街8号请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。1GB/T42106—2022纳米技术三维纳米结构与器件的加工离子束辐照诱导应变法本文件描述了离子束辐照诱导应变技术构建三维纳米结构与器件本文件适用于离子束辐照诱导直立纳米线和平面纳米薄膜的空间应变，进而实现三维空间中由一维纳米线和二维纳米薄膜构成的三维纳米结构与器件。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法3.1.13.1.2离子束辐照诱导应变straininducedbyionbeamirradiation3.1.3图形的检测分析和微纳米结构的无掩模加工。下列缩略语适用于本文件。FEB:聚焦电子束(focusedelectronbeam)FIB:聚焦离子束(focusedionbeam)FIB/FEB:聚焦离子束/聚焦电子束(focusedionbeam/focusedelectronbeam)PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)2GB/T42106—2022SEM:扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope)4加工原理生非均匀变化，从而导致纳米材料塑性形变形成三维纳米结构(如图1所示)。生非均匀变化，从而导致纳米材料塑性形变形成三维纳米结构(如图1所示)。纳米线2050离子束-物质相互作用辐照后衬底0标引序号说明：利用自支撑直立纳米线构建三维纳米结构过程如下：a)提供直立于衬底上的纳米线或纳米线阵列结构；b)倾斜FIB系统样品台，使直立纳米线与离子束入射方向形成特定的角度θ;c)采用离子束光栅扫描模式，实现直立纳米线在三维空间的形变，以用于后续SEM观察和性能测试分析研究。4.2.2平面纳米薄膜构建三维纳米结构利用自支撑平面纳米薄膜构建三维纳米结构过程如下：a)提供一片自支撑平面纳米薄膜(厚度50nm～500nm),该薄膜应具有基本平整的上表面；与薄膜形成局部连接的悬空部，每个悬空部具有对应的一个纳米结构单元(如图2所示);与薄膜局部连接部向离子束辐照的反方向弯曲。3GB/T42106—2022e)氮气：纯度高于99.999%;b)光学显微镜：最大放大倍数为1000倍；温度范围应为20℃~30℃。相对湿度应为30%～60%。4弯曲角度/(°)GB/T42106—2022弯曲角度/(°)洁净度应为万级或优于万级。7加工方法在超净工作条件下，依次采用丙酮—乙醇—超纯水对衬底分别进行不少于3min的超声清洗处理，再用干燥氮气吹干，然后在温度为120℃~150℃的热板上进行不少于10min的去水汽干燥处理，清洗至衬底表面无污染物，光学显微镜1000倍下观测不到颗粒物存在。利用自支撑直立纳米线构建三维纳米结构的加工方法如下：a)将清洗好的衬底固定在FIB/FEB双束系统样品台上；b)待仪器真空度优于2.0×10-³Pa时，引入FIB-CVD辅助气体注入系统的金属有机物气态分c)选取FIB束流为1pA～500pA,电压为5kV～30kV,在预定位置利用FIB-CVD生长所需形度θ;米结构(如图3所示)。θ——离子束入射方向与纳米线之间的夹角；5折叠角度/(°)GB/T42106—2022折叠角度/(°)利用自支撑平面纳米薄膜构建三维纳米结构的加工方法如下：a)在清洗好的衬底上用涂胶机旋涂一层PMMA,作为牺牲层，置于180℃±5℃热板上烘烤b)在上述带有PMMA牺牲层的衬底上生长金属纳米薄膜；d)通过微纳加工手段(干法刻蚀、湿法腐蚀)在衬底上制备孔洞或者凹陷结构，从而得到支撑衬底；e)将支撑衬底置入步骤c)处理的具有悬浮金属纳米薄膜体系中，移动支撑衬底，使得金属纳米薄膜附着在支撑衬底上表面；f)在自支撑金属纳米薄膜上制备与其局部相连的纳米结构；与器件(如图4所示)。聚焦离子束剂量/(×10离子/μum)φ——辐照后二维纳米结构弯曲角度。6[1]LIW.X.,GUC.Z.,P.A.Warburton.Superconductivityoffreestandingtungstennanofea-turesgrownbyfocused-ion-beam[J].JournalofNanoscienceandNanotechnology,2010,10(11):perconductingnanodevices[3]LIW.X.,CUIA.J.,GUC.Z.,etal.Atomicresolution[4]CUIA.J.,LIW.X.,LUOQ.,etal.Controllabnanopillarsbyfocused-ion-beamirradiation[J].MicroelectronicEngineeri[5]CUIA.J.,LIUZ.,LIJ.F.,etal.Directlypatternedsubstrate-freeplasmonic“nanogra