Atomic-terrace low-angle shadowing
એટોમિક ટેરેસ લો એન્ગલ શેડોવિંગ (એ. ટી. એલ. એ. એસ.) એ એક સપાટી વિજ્ઞાન તકનીક છે જે બાહ્ય સપાટી પર મોલેક્યુલર બીમ એપિટેક્સીનો ઉપયોગ કરીને પ્લેનર નેનોવાયર અથવા નેનોડોટ એરેના વિકાસને સક્ષમ બનાવે છે. એ. ટી. એલ. એ. એસ. આવા નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ માટે નમૂના તરીકે સપાટીના અંતર્ગત સ્ટેપ-એન્ડ-ટેરેસ માળખાનો ઉપયોગ કરે છે. આ તકનીકમાં વિસિનલ સબસ્ટ્રેટ્સ પર ફ્લક્સ સામગ્રીના નીચા ખૂણાની ઘટનાઓનો સમાવેશ થાય છે. વિસિનલ સબસ્ટ્રેટ્સ અણુ પગલાઓ દ્વારા અલગ કરાયેલ અણુ ટેરેસથી બનેલા છે. એ. ટી. એલ. એ. એસ. તકનીક પ્લાઝમોનિક નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત પ્લાનર એરેના બનાવટ માટે પરવાનગી આપે છે, જે લિથોગ્રાફી દ્વારા અશક્ય પરિમાણો છે. અણુઓ અથવા અણુઓના સંયોજિત બીમ સબસ્ટ્રેટના ત્રાંસા ખૂણા પર બાષ્પીભવન થાય છે. આ પગલાંઓને બીમ "છાયા" કરવા માટેનું કારણ બને છે, અને અણુઓ માત્ર બાષ્પીભવકની દૃષ્ટિની સીધી રેખામાં પગલાંના ખુલ્લા ભાગો પર શોષાય છે. આ તકનીકનું મુખ્ય આકર્ષણ તેની સાપેક્ષ સરળતા છે, કારણ કે તેમાં બહુવિધ લિથોગ્રાફી પગલાં શામેલ નથી અને તેને ધાતુ, અર્ધચાલક અથવા ઓક્સાઇડ સપાટીઓ પર સમાન રીતે લાગુ કરી શકાય છે. આ તકનીક "બોટમ-અપ" અભિગમ છે અને એરેની અંદર નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના વિભાજન તેમજ તેમની વ્યક્તિગત પહોળાઈ પર મહાન નિયંત્રણની મંજૂરી આપે છે. વિભાજન સબસ્ટ્રેટના અણુ ટેરેસના કદ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, જે મુખ્ય અનુક્રમણિકામાંથી તેના ગેરલાભ દ્વારા નક્કી થાય છે; અને નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની પહોળાઈ જુબાનીના ત્રાંસુ ખૂણા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. એ. ટી. એલ. એ. એસ. એક ખૂબ જ બહુમુખી તકનીક હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જેમાં ધાતુ, અર્ધ-વાહક અને ચુંબકીય નેનોવાયર અને નેનોડોટ્સની વૃદ્ધિ વિવિધ સ્રોત સામગ્રી અને સબસ્ટ્રેટ્સનો ઉપયોગ કરીને દર્શાવવામાં આવી છે. મૂળભૂત સિદ્ધાંતો આકૃતિ 1 (એ) "ઉતાર" દિશામાં, એટલે કે, બાહ્ય પગથિયાની ધારથી નીચલા ટેરેસ સુધી જમા થવાની યોજના દર્શાવે છે. બીમ અને સપાટી વચ્ચેનો જમા કોણ β નાનો (1 °-3 °) છે જેથી ટેરેસના કેટલાક વિસ્તારો બીમ સાથે સંપર્કમાં આવે છે, અને અન્ય ભૌમિતિક રીતે છાયામાં હોય છે. ડિપોઝિશન કોણ β નીચેના સંબંધ અનુસાર નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની પહોળાઈ નક્કી કરે છેઃ જ્યાં w એ નેનોસ્ટ્રક્ચરની પહોળાઈ છે, a એ એક પગલાની ઊંચાઈ છે, α એ મિસકટ કોણ છે અને β એ ઇન્સિડેન્ટ બીમ અને સપાટી વચ્ચેનો ડિપોઝિશન કોણ છે (α અને β નાના હોવાનું માનવામાં આવે છે અને રેડિયનમાં માપવામાં આવે છે). આકૃતિ 1 (બી) સમાન પરિસ્થિતિ દર્શાવે છે, પરંતુ આ વખતે સબસ્ટ્રેટ સાથે 180 ° ફેરવવામાં આવે છે જેથી ઇન્સિડેન્ટ બીમ હવે "ચઢાણ" દિશામાં હોય અને સપાટીની લગભગ સમાંતર હોય. આ કિસ્સામાં, સ્ટેપ ફેસિસ બોન્ડિંગ સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે અને જમા થયેલ સામગ્રી સ્ટેપ-ફ્લો ગ્રોથ મિકેનિઝમની જેમ પગલાઓ સાથે વધે છે. પંદર નેનોમીટર કે તેથી ઓછી પહોળાઈવાળા નેનોવાયરને વિકસાવવા માટે, બંને દિશાઓ માટે જમા તાપમાન એવી રીતે પસંદ કરવું જોઈએ કે જેથી સપાટી પરના એડેટોમ્સનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ થોડા નેનોમીટર સુધી મર્યાદિત હોય. પ્રાયોગિક વિકાસ એ. ટી. એલ. એ. એસ. પ્રણાલી સ્કૂલ ઓફ ફિઝિક્સ, ટ્રિનિટી કોલેજ, ડબલિન ખાતે એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ જૂથમાં વિકસાવવામાં આવી હતી. લિથોગ્રાફી અથવા અન્ય અભિગમોની સરખામણીમાં પ્રાયોગિક પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં સીધી છે, જેનો અર્થ છે કે માત્ર પ્રમાણભૂત ઉપકરણોની જરૂર છે. સેટ-અપમાં અલ્ટ્રાહાઇ વેક્યૂમ ચેમ્બર (નીચલા 10−10 ટોર શ્રેણીમાં બેઝ પ્રેશર) નો સમાવેશ થાય છે, જેમાં નમૂના બાષ્પીભવન સ્ત્રોતથી મોટા કાર્યકારી અંતર (40-100 cm) પર માઉન્ટ થયેલ હોય છે. આ મોટું અંતર એ. ટી. એલ. એ. એસ. તકનીક માટે જરૂરી ઉચ્ચ સંયોજન પ્રદાન કરે છે. નમૂના પોતે પરિભ્રમણ તબક્કા પર માઉન્ટ થયેલ છે અને ± 0.5 ° ની ચોકસાઇ સાથે 200 ° તરફ નમેલું હોઈ શકે છે. સબસ્ટ્રેટને ડિપોઝિશન દરમિયાન સેમિકન્ડક્ટર્સ માટે નમૂનામાંથી સીધો પ્રવાહ પસાર કરીને અથવા ઇન્સ્યુલેટિંગ ઓક્સાઇડ માટે સબસ્ટ્રેટની નીચે અલગ હીટિંગ વરખ દ્વારા પ્રવાહ ચલાવીને ગરમ કરી શકાય છે. વર્સેટિલિટી સિસ્ટમની ક્ષમતાઓનું પરીક્ષણ સૌપ્રથમ બે પ્રકારના વિસિનલ સબસ્ટ્રેટ્સ, સ્ટેપ-બઁચ્ડ સી (111) અને α-Al2O3 (0001) પર 10-30 પહોળા ધાતુના નેનોવાયરની શ્રેણીઓ વધારીને કરવામાં આવ્યું હતું. આ સબસ્ટ્રેટ્સ પર એયુ અને એજી જમા થવાથી 15 એનએમ અને 2 એનએમની પહોળાઈ અને ઊંચાઈવાળા વાયરના એરે મળે છે, અને લગભગ 30 એનએમ દ્વારા અલગ પડે છે. 2008 માં તેની રજૂઆત થઈ ત્યારથી, એટીએલએએસને વિવિધ પગલાવાળા સબસ્ટ્રેટ્સ પર 15 એનએમની પહોળાઈ અને 2 એનએમની જાડાઈ સુધી વિવિધ સામગ્રીના નેનોવાયરનું ઉત્પાદન કરવાની એક સરળ તકનીક તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. એટીએલએએસ એક બહુમુખી તકનીક હોવા છતાં, કેટલીક મર્યાદાઓ અસ્તિત્વમાં છે. નેનોવાયરની પ્રારંભિક વૃદ્ધિ ચોક્કસ પ્રેફરન્શિયલ એડસોર્પ્શન સાઇટ્સ પર કેન્દ્રિત છે. આ એપિટેક્સિયલ બીજ બનાવી શકે છે, જે એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે વધે છે, જ્યાં સુધી તેઓ મળતા નથી, જે એકંદર પોલિક્રિસ્ટલાઇન વાયર બનાવે છે. આ પોલિક્રિસ્ટલિટી હવાના સંપર્કમાં આવે ત્યારે વાયરની સ્થિરતાને અસર કરી શકે છે અને તેની ખામીયુક્ત પ્રકૃતિને કારણે પ્રતિકારમાં વધારો કરી શકે છે. જાળી મેળ દ્વારા નેનોવાયરની ગુણવત્તામાં વધારો કરવો અથવા સબસ્ટ્રેટને ગરમ કરીને પ્રારંભિક ગતિશીલતામાં વધારો કરવો એ સંશોધનનો ચાલુ વિષય છે. આ મર્યાદાઓ હોવા છતાં, 15 એનએમ પહોળાઈના એટીએલએએસના પરિણામો અન્ય છીછરા-કોણ તકનીકોની તુલનામાં કદમાં લગભગ પાંચ ગણો ઘટાડો છે. સંદર્ભો નેનોમટેરિયલ્સ નેનોઇલેક્ટ્રોનિક્સ