文章名稱：Deep-reactive ion etching of silicon nanowire arrays at cryogenic temperatures
期刊：Applied Physics Reviews IF 17
文章DOI：https://doi.org/10.1063/5.0166284
【引言】
在過去的二十年中，大面積具有高深寬比的納米結構對于光學，電學，力學和熱力學等領域的研究具有十分重要的意義，制備相關納米結構的方法在學術和工業界都獲得了持續的關注。目前，主流制備高深寬比納米線陣列的方法是刻蝕法?？涛g法通常包括濕法刻蝕和干法刻蝕兩種。濕法刻蝕工藝在進行制備高深寬比結構時，所制結構容易發生倒塌，嚴重影響器件質量。為了制備高質量的具有高深寬比的硅納米線陣列，研究人員開發出了各種的干法刻蝕工藝。其中，低溫刻蝕法由于具有可大面積制備納米結構的潛能，被賦予眾望。
【成果概述】
近日，德國Technische Universitat Braunschweig相關課題組通過低溫刻蝕法制備了具有高深寬比的納米線陣列并對其進行了系統性的研究。該研究針對刻蝕氣氛，刻蝕時間，刻蝕功率和刻蝕溫度等條件對最終制備的納米結構的形貌進行了深入研究。文中使用先進的AFM/SEM二合一顯微鏡-FusionScope對不同刻蝕結果的高度、形貌、均勻性和粗糙度等方面進行了細致的分析和總結。相關研究內容以《Deep-reactive ion etching of silicon nanowire arrays at cryogenic temperatures》為題，發表于美國物理學會頂級期刊《Applied Physics Reviews》上。
值得注意的是，本文中使用的AFM/SEM二合一顯微鏡-FusionScope是由美國Quantum Design設計研發。該設備通過創新性的共坐標系將SEM和AFM進行結合。在使用過程中，只需在SEM成像結果中點擊相關位置，FusionScope就可以自動引導AFM探針到相關位置，然后進行AFM表征。在測量過程中，無需轉移樣品，原位進行80°AFM與樣品臺同時旋轉，適合于任何納米材料的表征，復雜樣品的形貌也可精準表征。FusionScope的出現為本實驗大面積高深寬比的納米線陣列表征提供了堅實的技術支撐。
AFM/SEM二合一顯微鏡-FusionScope
【圖文導讀】
圖1.具有極高深寬比的硅納米線陣列的制備工藝流程圖。(a)-(c)通過光刻膠作為刻蝕掩?；颍╝）-(c*)金屬刻蝕掩模的路徑來制備硅納米線陣列。(d)在刻蝕完成后，進行掩模剝離工藝獲得高深寬比硅納米線陣列。
圖2.通過cryo-DRIE，經過不同刻蝕時間所獲得的刻蝕結果。(a1)-(d1)不同刻蝕時間納米線陣列的俯視圖。（a2）-(d2)為(a1)-(d1)中樣品在傾斜30o后的SEM表征結果。
圖3.刻蝕后的硅納米線陣列，通過FusionScope獲得的AFM表征結果。
圖4. 硅納米線陣列的SEM和AFM表征。（a）刻蝕后的的硅納米線陣列的SEM表征結果。（b）紅色方框中的硅納米線的AFM表征結果。（c）和（d）單個硅納米線的三維形貌圖。(e)為（c）中納米線頂部綠色方框區域內的表面粗糙度表征。（f）為圖（c）中底部的粉色方框區域的表面粗糙度表征。
圖5.通過FusionScope對刻蝕后的高深寬比納米線的側向表面粗糙度進行測量。（a）通過FusionScope中所集成的Kleindiek納米操作手臂將制備的硅納米線折斷，并放置在基底上。（b）被折斷的硅納米線的三維形貌圖。（c）和（d）在圖（b）中，藍色方框部分硅納米線側壁部分的粗糙度測量。
【結論】
從論文中可以看出，研究人員利用FusionScope對所制備的硅納米線進行了SEM及AFM表征和指定納米區域的原位粗糙度表征。FusionScope為通過低溫刻蝕制備具有高深寬比的硅納米線陣列的技術探索提供了豐富全面的表征方法。除了論文中所展示出的原位粗糙度表征外，FusionScope還具有微區的力學、電學、磁學的表征能力，可以迅速實現高精度的各類原位表征，能夠滿足科研中對原位微區表征的多樣化需求。
相關產品
1.FusionScope多功能顯微鏡
http://www.dongsenyule.com/product/2022111627.shtml
