Atomic-terrace low-angle shadowing
एटॉमिक टेरेस लो एंगल शैडोइंग (एटीएलएएस) एक सतह विज्ञान तकनीक है जो एक विसिनल सतह पर आणविक बीम एपिटैक्सी का उपयोग करके प्लेनर नैनोवायर या नैनोडॉट सरणियों के विकास को सक्षम बनाती है। ए. टी. एल. ए. एस. ऐसी नैनो संरचनाओं के लिए एक टेम्पलेट के रूप में सतह की अंतर्निहित चरण-और-सीढ़ी संरचना का उपयोग करता है। तकनीक में विसिनल सब्सट्रेट पर फ्लक्स सामग्री की कम कोण की घटना शामिल है। विसिनल सब्सट्रेट परमाणु चरणों द्वारा अलग किए गए परमाणु छतों से बने होते हैं। ए. टी. एल. ए. एस. तकनीक प्लाजमोनिक नैनोस्ट्रक्चर के अच्छी तरह से परिभाषित समतलीय सरणियों के निर्माण की अनुमति देती है, जिनके आयाम लिथोग्राफी द्वारा प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं। परमाणुओं या अणुओं की एक संयोजित किरण को सब्सट्रेट के तिरछे कोण पर वाष्पित किया जाता है। यह कदमों को बीम को "छाया" करने का कारण बनता है, और अणुओं को केवल वाष्पीकरणकर्ता की दृष्टि की सीधी रेखा में कदमों के उजागर हिस्सों पर अवशोषित किया जाता है। तकनीक का प्रमुख आकर्षण इसकी सापेक्ष सरलता है, क्योंकि इसमें कई लिथोग्राफी चरण शामिल नहीं हैं और इसे धातु, अर्धचालक या ऑक्साइड सतहों पर समान रूप से लागू किया जा सकता है। तकनीक एक "बॉटम-अप" दृष्टिकोण है और सरणी के भीतर नैनो संरचनाओं के पृथक्करण के साथ-साथ उनकी व्यक्तिगत चौड़ाई पर बहुत अधिक नियंत्रण की अनुमति देती है। पृथक्करण को सब्सट्रेट के परमाणु छतों के आकार द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो मुख्य सूचकांक से इसके गलत होने से निर्धारित होता है; और नैनोस्ट्रक्चर की चौड़ाई को निक्षेपण के तिरछे कोण द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ए. टी. एल. ए. एस. को एक बहुत ही बहुमुखी तकनीक के रूप में दिखाया गया है, जिसमें धातु, अर्ध-संवाहक और चुंबकीय नैनोवायर और नैनोडॉट के विकास को विभिन्न स्रोत सामग्री और सब्सट्रेट का उपयोग करके प्रदर्शित किया गया है। बुनियादी सिद्धांत चित्र 1 (ए) "डाउनहिल" दिशा में, यानी एक बाहरी सीढ़ी के किनारे से निचली छत तक, जमाव का एक योजनाबद्ध विवरण दिखाता है। बीम और सतह के बीच निक्षेपण कोण β छोटा (1°-3°) है ताकि छतों के कुछ क्षेत्र बीम के संपर्क में आ जाएं, और अन्य ज्यामितीय रूप से छायांकित हों। निक्षेपण कोण β निम्नलिखित संबंध के अनुसार नैनोस्ट्रक्चर की चौड़ाई निर्धारित करता हैः जहां डब्ल्यू नैनोस्ट्रक्चर की चौड़ाई है, ए एक चरण की ऊंचाई है, α गलत कोण है और β आपतित बीम और सतह के बीच निक्षेपण कोण है (α और β को छोटा माना जाता है और रेडियन में मापा जाता है)। चित्र 1 (बी) एक समान स्थिति दिखाता है, लेकिन इस बार सब्सट्रेट के साथ 180 डिग्री से घुमाया गया है ताकि आपतित बीम अब "ऊपर" दिशा में हो, और सतह के लगभग समानांतर हो। इस मामले में, चरण चेहरे बंधन स्थल प्रदान करते हैं और जमा की गई सामग्री चरणों के साथ बढ़ती है, चरण-प्रवाह विकास तंत्र के समान। पंद्रह नैनोमीटर या उससे कम चौड़ाई वाले नैनोवायरों को विकसित करने के लिए, दोनों अभिविन्यासों के लिए निक्षेपण तापमान इस तरह चुना जाना चाहिए कि सतह पर एडटमों का औसत मुक्त मार्ग कुछ नैनोमीटर तक सीमित हो। प्रायोगिक विकास एटीएलएएस प्रणाली को स्कूल ऑफ फिजिक्स, ट्रिनिटी कॉलेज, डबलिन में एप्लाइड फिजिक्स ग्रुप के भीतर विकसित किया गया था। लिथोग्राफी या अन्य दृष्टिकोणों की तुलना में प्रयोगात्मक प्रक्रिया अपेक्षाकृत सीधी है, जिसका अर्थ है कि केवल मानक उपकरण की आवश्यकता है। सेट-अप में एक अल्ट्रा-हाई वैक्यूम चैम्बर (निम्न 10−10 टॉर रेंज में आधार दबाव) होता है, जिसमें नमूना वाष्पीकरण स्रोत से एक बड़ी कार्य दूरी (40-100 cm) पर लगाया जाता है। यह बड़ी दूरी ए. टी. एल. ए. एस. तकनीक के लिए आवश्यक उच्च संयोजन प्रदान करती है। नमूना स्वयं एक घूर्णन चरण पर लगाया जाता है और ± 0.5° की सटीकता के साथ 200° के माध्यम से झुका जा सकता है। अर्धचालकों के लिए नमूने के माध्यम से सीधे धारा प्रवाहित करके या ऑक्साइड को इन्सुलेट करने के लिए सब्सट्रेट के नीचे एक अलग हीटिंग फॉइल के माध्यम से धारा प्रवाहित करके जमाव के दौरान सब्सट्रेट को गर्म किया जा सकता है। बहुमुखी प्रतिभा प्रणाली की क्षमताओं का परीक्षण पहली बार दो प्रकार के विसिनल सब्सट्रेट, स्टेप-बंच्ड सी (111) और α-Al2O3 (0001) पर 10-30 चौड़े धातु नैनोवायर की बढ़ती सरणियों द्वारा किया गया था। इन सब्सट्रेटों पर एयू और एजी के जमा होने से 15 एनएम और 2 एनएम की चौड़ाई और ऊंचाई वाले तारों की सरणी प्राप्त होती है, और लगभग 30 एनएम से अलग होती है। 2008 में इसकी शुरुआत के बाद से, ए. टी. एल. ए. एस. को कई चरणबद्ध सब्सट्रेट पर 15 एन. एम. की चौड़ाई और 2 एन. एम. की मोटाई तक विभिन्न सामग्रियों के नैनोवायर का उत्पादन करने के लिए एक सरल तकनीक के रूप में प्रदर्शित किया गया है। सीमाएँ हालांकि ए. टी. एल. ए. एस. एक बहुमुखी तकनीक है, लेकिन कुछ सीमाएँ मौजूद हैं। नैनोवायरों का प्रारंभिक विकास कुछ अधिमान्य अधिशोषण स्थलों पर नाभिकीय होता है। यह एपिटैक्सियल बीज बना सकता है, जो एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से बढ़ते हैं, जब तक कि वे मिलते नहीं हैं, जो एक समग्र पॉलीक्रिस्टलाइन तार बनाता है। यह पॉलीक्रिस्टलिटी हवा के संपर्क में आने पर तार की स्थिरता को प्रभावित कर सकती है, और इसकी दोषपूर्ण प्रकृति के कारण प्रतिरोध को बढ़ा सकती है। यह जाली मिलान द्वारा नैनोवायर की गुणवत्ता बढ़ाने, या सब्सट्रेट को गर्म करने के माध्यम से प्रारंभिक गतिशीलता बढ़ाने के लिए अनुसंधान का एक निरंतर विषय है। इन सीमाओं के बावजूद, 15 एनएम चौड़ाई के एटीएलएएस के परिणाम अन्य उथले-कोण तकनीकों की तुलना में आकार में लगभग पांच गुना कमी है। संदर्भ नैनोमटेरियल्स नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स