Download - MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Transcript
Page 1: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 1

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi Prosesleri

Page 2: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 2

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Mikro-Üretim Örneği

• 4 mm boyunda deniz

altı sıvı akrilikten

kalıplanıp katılaştırılmış.

• Ergitme ve katılaşma

bilgisayar kontrollü lazer

demeti ile yapılmış.

• Mikroskobik seviyede

insan bünyesinde tedavi

amaçlı kullanılması

düşünülmekte.

Page 3: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 3

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Nanolitografi Uygulamaları

Moleküler elektronik ,

Miroişlemciler (organik,

biyo-organik devreler)

Katı hal nano direnç

elemanları

Şifreleme

(Kriotografi)

Ultra küçük, hassas

ve seçici sensörler Nano ve mikro

akışkanlar

Kristalizasyon

(kolloidal kirstaller,

biyo yapılar)

Nano baskı

katalizörler

Ultra yüksek

yoğunlukta

çekirdekleştiriciler (gen

devreleri, sıralayıcılar

Page 4: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 4

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Mikroişlemcilerde ilerleme

•~ 10, 000 Tranzistör

•~ 2 cm

Page 5: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 5

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•intel core i7 İşlemci

•0.35mm

•1.2 milyon•tranzistör

•35 mm2

•0.25 mm

•9 milyon•tranzistör

•78 mm2

•180•nm

•37 milyon•tranzistör

•120 mm2

•AMD •Am486•®•İşlemci

•AMD K6•®•-•III •İşlemci

•AMD •Athlon•™•İşlemci

•AMD •Opteron•™•İşlemci•r

•130•nm

•100 milyon•tranzistör

•193 mm2

•40 nm

•1 milyar160 milyon tranzistör

•250 mm2

•1993 •1995 •2003•1998 •2012

•Mikroişlemcilerde ilerleme

62-Core Xeon Phi 5,000,000,000

GK110 Kepler 7,080,000,000

Page 6: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 6

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Litografi ile Devre Yapımı

• Işık

•Lensler

•Si wafer

• Rezist

•Maske

Page 7: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 7

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•source •drain•gate

•insulating

• layer

•resist

•coat

•insulating

• layer

•resist

•align, expose

•and

•develop

•insulating

•layer

•resist•etch of the

•insulating layer

•and

•resist strip•source •drain•gate

•Litografi ile Devre Yapımı

Page 8: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 8

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografinin temel basamakları

Radyasyona dayanıklı hassas polimer

kaplamaların yapılması (spin kaplama vs.)

Tabakanın maske veya maskesiz (İşleme bağlı)

işleme maruz bırakılması

Cihazı ortaya çıkarmak (geliştirmek)

İstenmeyen bileşikleri dışarı atmak (dağlamak

vs.) veya yeni malzeme biriktirmek (kaplama ile)

Page 9: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 9

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi Proses Akışı Si Altlık(Wafer)

İnce film biriktirme

(oksit, nitrür, vs.)

Fotorezist kaplama

Hafif pişirme

Maskeleme

Işık, XRD, vs uyg.

Rezist malz. işleme

Nihai pişirme

Litografi sonu

Page 10: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 10

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi Yöntemleri

Fotolitografi

– Temas

– Kalkan

– İz düşüm

Elektron Demet Litografisi

X-Işını veya UV Litografisi

İyon Demet Litografisi

Dağlama (Kazıma)

AFM Litografisi

Nano Küre Litografisi

Page 11: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 11

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Fotolitografi

Optik Kaynak

Açıklık

Işık Kesici

(panjur)

Maske

Dayanıklı

wafer (pulcuk)

Page 12: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 12

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Page 13: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 13

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Fotolitografi Örnek (I)

Page 14: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 14

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Fotolitografi Örnek (II)

Page 15: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 15

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Fotolitografi ile üretilen bazı örnekler

Page 16: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 16

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Elektron Demet Litografisi

Page 17: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 17

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Elektron Demet Litografisi

•Define pattern on spin coated E-beam resist

•Resist development

•RIE etching

•Cladding deposition

• Altlığın üstündeki rezist (Örnek. PMMA) içine nano paternleri transfer

etmek için yüksek voltajlı elektronlar kullanılır (1 kV – 100 kV)

Page 18: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 18

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi ve gölge buharlaştırma

•ZEP 520

•PMGI SF7

•SiOx

•Si

Page 19: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 19

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Elektron demeti ile ışık saçma

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 20: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 20

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•İki katmanın seçici olarak ortaya çıkarılması:

•Üst katman:

•Alt katman:

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 21: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 21

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Al biriktirme

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 22: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 22

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•İlk katmanın oksitlenmesi

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 23: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 23

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Ters açıdan Al biriktirme

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 24: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 24

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Rezist ve artan metalin uzaklaştırılması

Galeri bağlantıları

Litografi ve gölge buharlaştırma

Page 25: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 25

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Devre ve Josephson Tünel Bağlantıları

Elde edilen ürün

Page 26: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 26

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

X-Işını Litografisi

Page 27: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 27

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•27

Ayırma (Lift-off) Prosesi

Page 28: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 28

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Absorblayıcı

Page 29: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 29

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

İyon Demeti Litografisi

• Elektron demeti litografisi ile aynı ancak yüksek odaklı

elektron demeti kullanan yöntem

• İyonlar W iğne içeren sıvı bir metal iyon kaynağından

çıkarılan iyonlardır.

Her biri 125 nm olan

delikler bilgisayar kontrollü

bir odaklanmış iyon demeti

ile delinmiştir.

Page 30: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 30

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•İyon Demeti Üretim Örnekleri

•2 mikrometrelik bu dişli odaklı iyon demeti ile üretilmiştir.

(Büyütme 50,000 x)

Page 31: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 31

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•6 Adet mikroskobik dişli bir mikro motoru 25.000 Rpm

hızda döndürebilmektedir.

•İyon Demeti Üretim Örnekleri

Page 32: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 32

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

İlk adımda

PVD, CVD

veya lazer ile

kaplama

yapımı.

Takiben

maskeleme

(paternleme

ile beraber )

yapılıp

kaplama

dağlanması.Şekil. Paralel elektrodlu tepkime

odasında plazmayla dağlama (kazıma).

Litografi Prosesleri

Page 33: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 33

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Kimyasal Dağlama

– Islak dağlama

– Plazma dağlama

Fiziksel Dağlama

– Sputter dağlama

– İyon dağlama

Kimyasal/Fizikel Dağlama

– Kimyasal destekli iyon

demeti dağlama

– Reaktif iyon dağlama(RIE) Şekil. Silisyumdan kimyasal

dağlama litografisi ile üretim

Page 34: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 34

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Dağlama İşlemi

Page 35: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 35

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Islak Dağlama

Silisyum oksitin dağlanması

SiO2 + 6HF → SiF6 + 2H2O + H2↑

Silisyumun dağlanması

Si + HNO3 + 6HF → H2SiF6 + HNO2 + H2O +H2↑

Page 36: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 36

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Plazma Dağlama

Page 37: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 37

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Sputter Dağlama

Page 38: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 38

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

İyon Dağlama

Page 39: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 39

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Reaktif İyon Dağlama

Page 40: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 40

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•1.5 mm

•Bağlanma

papuçları

Page 41: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 41

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Bağlantı

şeritleri

Page 42: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 42

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•100 nm •Al

•Co

Ferro magnet (Co) dan normal metal (Al) a dönme enjeksiyonunu ölçen devre

•Ferromagnetik -

Normal metal

tünel bağlantıları

Page 43: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 43

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Bir çipteki şehir

Page 44: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 44

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•Basitleştirilmiş karşılaştırmalı dağlama mekanizmaları: (a) iyon

dağlama, (b) plazma dağlama ve (c) reaktif iyon dağlama

Page 45: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 45

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

AFM Litografisi

The AFM ucu rezist malzeme

tepesinden kazıma yapar.

Bir geliştiriciye daldırma ile ara

katman işlenir.

Üst katman depozisyon için

gölge maskesi olarak davranır.

Rezist katmanın

kaldırılmasından sonra depozit

edilen nano yapı kalır.

Takiben tema maskesi kaldırılır

ve nano yapı elde edilir.

•AFM Bulldozing •Developing

•Depositing •Lift Off

•Undercut

Page 46: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 46

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

AFM Derin Kalem Nanolitografisi

• Kaleme benzer uç

kullanan taramalı prop

esaslı litografi tekniğidir.

• Uç kimyasal (mürekkep

yapısı) içine daldırılıp

uca atom ve

moleküllerin yapışıp bir

altlığa transferi

hedeflenir.

• Çözünürlük: 15 nm veya

daha iyidir

Page 47: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 47

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

• Isıtıcı eleman uca

entegre edilir.

• Nispeten yüksek

sıcaklılarda katı olan

mürekkep kullanımına

imkan verir.

• Isıtma elemanı ayarı ile

depozisyon kolaylıkla

on/off by yapılabilir

• Kirlilik/ yüzeye

absorblanma olmaz ise

anında yüzey fotoğrafı

da alınabilir.

Termal Derin Kalem Nanolitografisi

Page 48: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 48

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Tiyol, antikor, polimerler içeren mürekkeplerden derin kalem

litografi örnekleri

•6 mm

•Electroluminescent

•polymers

•Tagged antibodies

•Human Hair (80 mm width)

•Thiol ‘Ink’

•on gold

•(Friction Image)

•Noy et al., Nano Letters (2002)

•Chemical ‘Ink’

•on glass

•(Confocal Images)

Page 49: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 49

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•1. Clean Substrate 2. Drop Nanosphere

• Solution•3. Dry

•6. Image Nanostructures

•5. Remove

Nanospheres

•4. Deposit Metal

Nanoküre Lithografi Tekniği

•5000 nm

Page 50: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 50

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

•5000 nm

•125 nm

•Nanosphere (Diameter = 400 nm)

•Hole in Mask

•Atomic Force Microscope Image

Page 51: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 51

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi ile üretilen Nanoçubuklardan örnekler

Page 52: MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME …content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/54795/49819/nano_yapılı_malzemeler-6.pdf · Litografi Proses Ak ... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Prof. Dr. Hatem AKBULUT 11 Nisan 2016 Pazartesi 52

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

Litografi ile üretilen Nano örnekler