Part of the work has been performed in the project JEMSiP_3D, which is funded by the Public Authorities in France, Germany, Hungary, The Netherlands, Norway and Sweden, as well as by the ENIAC Joint Undertaking. The authors would like to thank the Dimes Technology Centre staff for processing support.

זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות הנתונים של בטיחות חומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. כמה מהכימיקלים המשמשים בתהליך ייצור זה הוא בחריפות רעילה ומסרטנים. ייתכן שיש לי ננו מפגעים נוספים בהשוואה לעמיתו בתפוצה רחבה שלהם. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים בעת עבודה עם ציוד, כימיקלים או ננו, כולל השימוש בפקדי הנדסה (מנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, בגדי חדר נקי). הגדרת 1. מערך מרקר ליתוגרפיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל עם Si (100) הוופלים כיתה תעשייתית מלוטשת-צדדי יחידה עם שני n או סימום מסוג p. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 1.4 מיקרומטר של photoresist החיובי. בצע hexamethyldisilazane 90 שניות טיפול (HMDS) ב 130 מעלות צלזיוס כדי לקדם את ההידבקות של photoresist, ואחרי הקירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי במהירות המתאימה (3,500 סל&quot;ד), ולאפות רך 90 שניותC ° T 95. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה לחשוף את סמני היישור, מינון חשיפה 120 mJ / 2 סנטימטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך פיתוח שלולית אחת. בצע לאפות 90 שניות 115 ° C לאחר חשיפה, ואחריו פיתוח שניות 60 באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס לרפא להתנגד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הפתחים בלהתנגד הם בממדים הנכונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט 120 ננומטר של Si באמצעות תחריט פלזמה כלור. עובי זה נותן ניגוד טוב למערכות יישור האוטומטית של כלי החשיפה המשמש בעבודה זו. לדוגמא באמצעות פלזמה אינדוקטיביים שילוב (ICP): 20/40 2/4 CF, 5 mTorr, 60/500 גליל דיו W / כוח ICP RF, תחריט פריצת דרך תחמוצת 10 שניות, ואחריו 80/40 SCCM Cl 2 / HBr O SCCM , 60 mTorr, 20/500 גליל דיו W / כוח ICP RF, 35 שניות Si לחרוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית פלזמה חמצן כדי להסיר את photoresist (1 קילוואט, 400 SCCM O 2 עם endpoזיהוי int ו -2 overetch דקות). כphotoresist הוא נרפא על ידי ממס הפלזמה רגילה כמו אצטון לא ניתן להשתמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הוופלים. ראשון לשים אותם במשך 10 דקות ב -99% HNO 3, ואחריו שטיפה במי DI עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (נקי אורגני). אחרי זה הוופלים במשך 10 דקות ב -65% HNO 3 ב 110 מעלות צלזיוס נקיות, ואחריו שטיפה עם מים די עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (מתכת נקייה). השתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. </li></ol> 2. מתכת תחתונה וInterlayer דיאלקטרי הפקדת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המקרטעת magnetron להפקיד את שכבת המתכת התחתונה של הבדיקה באמצעות. ערימה של שלוש שכבות מתכת צריכה להיות מופקדת: 500 ננומטר של Ti, 50 ננומטר של פח, ו- 100 ננומטר Ti. שכבת Ti הראשונה היא להפחית את ההתנגדות של הערימה, הפח הוא שכבת התמיכה בפועל לצמיחת CNT, וטי העליון הוא להגן מפני נזק פח פלזמה כאשר תחריט SiO 2 השכבה 12 </sup&gt;. בצע Ti המקרטעת באמצעות יעד Ti טהור עם Ar-פלזמה בטמפרטורת מצע של 350 מעלות צלזיוס. למקרטע תגובתי פח להשתמש בשילוב של Ar ו- N 2, שוב בטמפרטורת מצע C ° 350. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתצהיר משופר פלזמה אדים כימיים (PECVD), להפקיד בשכבה עבה 1 מיקרומטר של SiO 2. כאן orthosilicate tetraethyl (TEOS) משמש כמבשר בטמפרטורת גליל דיו של 350 מעלות צלזיוס. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את עובי השכבה SiO 2 שימוש בכלי מתאים, למשל reflectometer או ellipsometer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 1.4 מיקרומטר של photoresist החיובי, מתחיל עם טיפול 90 שניות HMDS ב 130 מעלות צלזיוס, ואחריו קירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי במהירות המתאימה (3,500 סל&quot;ד), ושנייה 90 רכה לאפות ב 95 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה, לחשוף את התבנית הרצויה של פתחים, אשר יהיה חרוטה בהמשך ללא SiO 2o טופס פיאז, מיושר לסמני היישור, מינון חשיפה 140 mJ / 2 סנטימטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך יחיד פיתוח שלולית מתחיל עם לאפות לאחר החשיפה C ° 115 90 שניות, ואחריו פיתוח שניות 60 באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הפתחים בלהתנגד הם של ממדים הנכונים ואם את השכבה לסמני היישור היא נכונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלזמה לחרוט פתחי הקשר בSiO 2. לדוגמא, השתמש חרט פלזמה טריודה עם C 2 F 6/36/144 CHF 3 SCCM ב 180 mTorr ו -300 כוח RF W. במידת הצורך, לבצע בדיקות שיעור לחרוט על רקיק בדיקה על מנת למזער על התחריט עד 5% -10% בזמן. הערה: למרות שTi הוא עמיד לתחריט תגובה בכימיה פלואור זה, חשיפה ממושכת לפלזמה תגרום תחריט פיזי של שכבת טי. אם שכבת הפח חשופה לפלזמה זה יהיה influen שליליCe על הצמיחה של 12 CNT. אל תשתמש בתחריט רטוב כמו זה יגרום יותר מדי הרחבת הפתחים, מה שהופך את metallization העליון בחלק 4 בעייתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר את שכבת טי ההקרבה ידי תחריט רטוב בHF 0.55% למשך 60 שניות. לאחר התחריט לשטוף הוופלים עם מים די עד התנגדות המים הוא 5 MΩ ולהשתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. הערה: שימוש במיקרוסקופ זה ניתן לבדוק אם שכבת טי חקוק, שכבת טין תהיה צבע זהב-חום ואילו Ti הוא אפור מתכתי. </li></ol> 3. Catalyst הפקדת וCNT צמיחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות 5 ננומטר של Co באמצעות מאייד קורה אלקטרוני. לשאוב למטה עד לפחות 2x10 -6 Torr, ולחמם את הוופלים עד 60 ° C באמצעות מנורות תחת ואקום לפני ההפקדה כדי להסיר כל סרט מים. הצילום להתנגד משמש להגדרת פתחי הקשר נשמר על פרוסות סיליקון לספק יישור עצמי של הזרז לפתחי הקשר בSiO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לְהַסִירCo מחוץ לפתחי המגע ידי ההמראה. לCo נמצא כי tetrahydrofuran (THF) נותן את התוצאות הטובות ביותר ההמראה וצמיחה בטמפרטורות נמוכות. N -methyl-2-pyrrolidone (תמ&quot;א), ששימש בעבר להמראה לאחר אידוי פה, נמצא נזק מידת שיתוף כזה גם כדי למנוע כל צמיחת CNT מיושרת. שים את הרקיק במשך 15 דקות באמבטיה קולית עם THF ב 35 מעלות צלזיוס. יש לשטוף במי DI במשך 5 דקות ולייבש באמצעות אקדח ספינר או חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הרקיק מתחת למיקרוסקופ ולבדוק להתנגד שאריות. אם שאריות יישארו לבצע טיפול קולי כבר בTHF, ולחלופין להשתמש במטלית כותנה רכה מיוחדת למטרות ההמראה לנגב שאריות ידנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע צמיחת CNT באמצעות תצהיר בלחץ נמוך אדים כימיים (LPCVD). השתמש במתכון הבא: 8 דקות לפני לחשל ב 350 ° C עם 700 SCCM H 2 ב 80 mbar, ואחריו צמיחת CNT על ידי הוספת 50 C SCCM 2 H 2. ב 350 ° C, 60דקות של צמיחה נותנת בערך 1 מיקרומטר של CNT. אם יש צורך לבצע בדיקת צמיחה לכוון את הגובה, שאמורה להיות באותו העובי כמו השכבה SiO 2. להתקרר הכור ולטהר באמצעות N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים סורקים כדי לבדוק את הגובה של CNT בתוך הפתחים מתחת לגיל 45 ° הטיה, או על ידי הכנת חתך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הדגימות באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן כדי לקבוע את crystallinity של CNT 18. </li></ol> 4. למעלה Metallization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המקרטעת magnetron להפקיד המתכת העליונה. כTi הוא מתכת טובה ליצירת קשר עם CNT 19, גמגום הראשון של Ti 100 ננומטר, ואחריו 2 מיקרומטר של אל (1% Si) בלי לשבור את הוואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 3.1 מיקרומטר של photoresist החיובי עם צמיגות גבוהה יותר, החל בטיפול 90 שניות HMDS ב 130 מעלות צלזיוס, ואחריו קירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי ב3,000 סל&quot;ד, ולאפות רך 90 שניות ב 95מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה לחשוף את הדפוס העליון מתכת מיושרת לסמני היישור, מינון חשיפה 420 mJ / 2 סנטימטר, מוקד -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך פיתוח שלולית אחת. זה מתחיל עם לאפות לאחר החשיפה C ° 115 90 שניות, ואחרי 60 שניות פיתוח באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הקווים בלהתנגד הם של ממדים הנכונים ואם את השכבה לסמנים היא נכונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט את ערימת Ti / אל באמצעות תחריט פלזמה כלור. לדוגמא באמצעות פלזמה בשילוב אינדוקטיבי: 30/40 SCCM Cl 2 / HBr, 5 mTorr, 40/500 כוח W פלטון / ICP RF עם זיהוי נקודות קצה וoveretch 80% באמצעות SCCM 15/30 Cl 2 / HBr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית פלזמה חמצן כדי להסיר את photoresist (1 קילוואט, 400 SCCM O 2 עם זיהוי נקודות קצה וoveretch 2 דקות). אם כיסוי המתכת אינו שלם (כלומר, יש חורים סביבCNT) להשתמש ממס אורגני (למשל, תמ&quot;א) כדי להסיר את photoresist כדי למנוע נזק לפלזמת CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הוופלים. שים אותם במשך 10 דקות ב -99% HNO 3, ואחריו שטיפה עם מים די עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (נקי אורגני). השתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. </li></ol> 5. מדידות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק לפי הוראות יצרן כדי לבדוק metallization העליון של הוופלים. ואם יש צורך הרקיק ניתן ביקע מכאני על מנת לבדוק CNT המלא באמצעות שימוש בהטית מדגם של 90 מעלות, וכתוצאה מכך תמונות כפי שמוצג באיור 3 כדוגמאות מוליך חשמלית יש כדי לשמש שום צעדי טיפול נוספים: הערה. הדגימות יכולות להיות מותקן ישירות לתוך SEM. באופן כללי, ניתן להשתמש במתחים גבוהה ההאצה של 15 או 20 קילו וולט, אבל אם שכבת SiO 2 טעינה עד לא יותר מדי זה יכול להיות מופחתo 5 קילו וולט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע 4 נקודות מדידות IV הבדיקה באמצעות בדיקה בתחנה בשילוב עם מנתח פרמטר מוליכים למחצה, כמתואר באיור 1 ובet al Vollebregt. 16. הערה: בדרך כלל לטאטא מתח מ-0.5 ל -0.5 V מספיק, כמו הירידה הפוטנציאלית על קישוריות באופן אידיאלי היא קטנה. באמצעות התקנת בדיקה 4 נקודות מגע ההתנגדות של מחטי הבדיקה והתנגדויות החוט של ההתקנה מושמטת. </li></ol>

<ol>
	<li>Sun, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+technologies+for+advanced+metallization+and+interconnect+systems.">Process technologies for advanced metallization and interconnect systems.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).</li><li>Robertson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nanotubes+for+electronics.">Growth of nanotubes for electronics.</a> Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).</li><li>Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+and+current+carrying+capacity+of+carbon+nanotubes.">Reliability and current carrying capacity of carbon nanotubes.</a> Appl. Phys. Lett. 79 (8), 1172-1174 (2001).</li><li>Rossnagel, S. M., Wisnieff, R., Edelstein, D., Kuan, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interconnect+issues+post+45nm.">Interconnect issues post 45nm.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 89-91 (2005).</li><li>Pop, E., Mann, D., Wang, Q., Goodson, K., Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Conductance+of+an+Individual+Single-Wall+Carbon+Nanotube+above+Room+Temperature.">Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature.</a> Nano Lett. 6 (1), 96-100 (2006).</li><li>Chiodarelli, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+electrical+resistivity+and+contact+resistance+of+vertical+carbon+nanotube+bundles+for+application+as+interconnects.">Measuring the electrical resistivity and contact resistance of vertical carbon nanotube bundles for application as interconnects.</a> Nanotechnology. 22 (8), 085302 (2011).</li><li>Choi, Y. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+and+Electrical+Properties+of+Carbon+Nanotube+Array+for+Interconnect+Applications.">Integration and Electrical Properties of Carbon Nanotube Array for Interconnect Applications.</a> Proceedings of the Sixth IEEE Conference on Nanotechnology. , 262-265 (2006).</li><li>Dijon, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high+density+Carbon+Nanotubes+on+Al-Cu+for+advanced+Vias.">Ultra-high density Carbon Nanotubes on Al-Cu for advanced Vias.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 33-34 (2010).</li><li>Kreupl, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotubes+in+interconnect+applications.">Carbon nanotubes in interconnect applications.</a> Microelectron. Eng. 64 (1-4), 399-408 (2002).</li><li>Vereecke, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+carbon+nanotube+based+vertical+interconnects.">Characterization of carbon nanotube based vertical interconnects.</a> Extended Abstracts of the 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials. , 648-649 (2012).</li><li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Derakhshandeh, J., vander Cingel, J., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+low+temperature+aligned+carbon+nanotubes+as+vertical+interconnects+in+Si+technology.">Integrating low temperature aligned carbon nanotubes as vertical interconnects in Si technology.</a> Proceedings of the 11th IEEE Conference on Nanotechnology. , 985-990 (2011).</li><li>Yokoyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Properties+of+Carbon+Nanotubes+Grown+at+a+Low+Temperature+for+Use+as+Interconnects.">Electrical Properties of Carbon Nanotubes Grown at a Low Temperature for Use as Interconnects.</a> Jpn J. App. Phys. 47 (4), 1985-1990 (2008).</li><li>Van der Veen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Improvement+of+CNT+Contacts+with+Cu+Damascene+Top+Metallization.">Electrical Improvement of CNT Contacts with Cu Damascene Top Metallization.</a> Proceedings of the IEEE International Interconnect Technology Conference. , 193-195 (2013).</li><li>Istratov, A. A., Hieslmair, H., Weber, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+contamination+in+silicon+technology.">Iron contamination in silicon technology.</a> Appl. Phys. A. 70, 489-534 (2000).</li><li>Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M., Ishihara, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube+vertical+interconnects+fabricated+at+temperatures+as+low+as+350+&#176;C.">Carbon nanotube vertical interconnects fabricated at temperatures as low as 350 &#176;C.</a> 71, 249-256 (2014).</li><li>Kikkawa, T., Inoue, K., Imai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt+silicide+technology.">Cobalt silicide technology.</a> Silicide Technology for Integrated Circuits. , 77-94 (2004).</li><li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Tichelaar, F. D., Hou, Y., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+growth+temperature+on+the+first+and+second-order+Raman+band+ratios+and+widths+of+carbon+nanotubes+and+fibers.">Influence of the growth temperature on the first and second-order Raman band ratios and widths of carbon nanotubes and fibers.</a> Carbon. 50 (10), 3542-3554 (2012).</li><li>Lim, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+resistance+between+metal+and+carbon+nanotube+interconnects:+Effect+of+work+function+and+wettability.">Contact resistance between metal and carbon nanotube interconnects: Effect of work function and wettability.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (26), 264103 (2009).</li><li>Awano, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube+via+interconnect+technologies:+size-classified+catalyst+nanoparticles+and+low-resistance+ohmic+contact+formation.">Carbon nanotube via interconnect technologies: size-classified catalyst nanoparticles and low-resistance ohmic contact formation.</a> Phys. Status Solidi (a). 203 (14), 3611-3616 (2006).</li><li>Van der Veen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+characterization+of+CNT+contacts+with+Cu+Damascene+top+contact.">Electrical characterization of CNT contacts with Cu Damascene top contact.</a> Microelectron. Eng. 106, 106-111 (2012).</li><li>Horibe, M., Nihei, M., Kondo, D., Kawabata, A., Awano, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Polishing+Technique+for+Carbon+Nanotube+Interconnects+in+ULSIs.">Mechanical Polishing Technique for Carbon Nanotube Interconnects in ULSIs.</a> Jpn J. App. Phys. 43 (9A), 6499-6502 (2004).</li><li>Vollebregt, S., Chiaramonti, A. N., Ishihara, R., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+resistance+of+low-temperature+carbon+nanotube+vertical+interconnects.">Contact resistance of low-temperature carbon nanotube vertical interconnects.</a> Proceedings of the 12th IEEE Conference on Nanotechnology. , 424-428 (2012).</li><li>Fiorentino, G., Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Ishihara, R., Sarro, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+the+atomic+layer+deposition+precursors+diffusion+on+solid-state+carbon+nanotube+based+supercapacitors+performances.">Impact of the atomic layer deposition precursors diffusion on solid-state carbon nanotube based supercapacitors performances.</a> Nanotechnology. 26 (6), 064002 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

איור 1 מציג סקירה סכמטי של המבנה המפוברק בעבודה זו, ואשר שימש למדידות בדיקה 4 נקודות. כפוטנציאל נמדד באמצעות בדיקות שנשאו לא נוכחית, הירידה המדויקת פוטנציאלית (L -V H V) על חבילת CNT המרכזית והקשר שלו למתכת ניתן למדוד. חבילות CNT קוטר גדול יותר נמצאות בשי...

נחושת וטונגסטן, המתכות שמשמשות כיום לחיבורים במדינה של טכנולוגיה-the-art-מאוד בקנה מידה גדול אינטגרציה (VLSI), מתקרבים הגבולות הפיזיים שלהם במונחים של אמינות ומוליכות חשמלית 1. בעוד טרנזיסטורים למטה דרוג בדרך כלל משפר את הביצועים שלהם, זה למעשה מגדיל את ההתנגדות וצפיפות נוכחית של החיבורים. זה הביא חיבורים שולטים ביצועי מעגל משולב (IC) במונחים של עיכוב וצריכת חשמל 2. צינורות פחמן (CNT) הוצעו כחלופה לCu וmetallization W, במיוחד לחיבורים אנכיים (vias) כCNT יכולים בקלות כבר גדלו אנכיים 3. CNT הוכח לי אמינות חשמלית מעולה, המאפשר עד צפיפות זרם גבוהה פי 1,000 מ -4 Cu. יתר על כן, CNT אינו סובל ממשטח ופיזור גבול תבואה, שגדל resistivity של Cu בקנה המידה ננומטרי 5. לבסוף, CNT הוכח להיות מנצחים מצוינים תרמית 6, אשר יכול לסייע בניהול התרמי בשבבי VLSI. לשילוב מוצלח של CNT בטכנולוגית VLSI חשוב שתהליכי הצמיחה לCNT עשויים תואמים ייצור מוליכים למחצה. זה מחייב את הצמיחה בטמפרטורה הנמוכה של CNT (&lt;C 400 מעלות) תוך שימוש בחומרים וציוד שנחשבים תואם וניתן להרחבה לייצור בקנה מידה גדולה. בעוד דוגמאות רבות של פיאז מבחן CNT הוכחו בספרות 7,8,9,10,11,12,13,14, רוב אלה להשתמש פה כזרז אשר נחשב מזהם בייצור IC 15. חוץ מזה, טמפרטורת הצמיחה בשימוש ברבות מיצירות אלה היא הרבה יותר גבוהה מהגבול העליון של 400 מעלות צלזיוס. רצוי CNT צריך גם להיות מבוגר מתחת 350 מעלות צלזיוס, על מנת לאפשר אינטגרציה עם חומרים דיאלקטריים הנמוך κ מודרניים או גמישמצעים. כאן אנו מציגים שיטה להרחבה לגידול CNT בטמפרטורות נמוכות כמו 350 מעלות צלזיוס באמצעות Co כזרז 16. שיטה זו היא עניין לבודת מבנים חשמליים שונים בהיקף של CNT מיושר אנכי במעגלים משולבים, הנעים בין קישוריות ואלקטרודות לקבלי סופר והתקני פליטת שדה. מתכת זרז Co משמשת לעתים קרובות בייצור מעגלים משולבים עבור הייצור של silicide של 17, ואילו פח הוא חומר המשמש לעתים קרובות מכשול 7. יתר על כן, אנחנו מדגימים תהליך עבור בודה vias מבחן CNT תוך שימוש בטכניקות מייצור מוליכים למחצה רגיל בלבד. עם זה, vias מבחן CNT מיוצרים, נבדק על ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) וספקטרוסקופיית ראמאן, וחשמלי מאופיין.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="905">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Materials</td>
			<td style="width:188px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:291px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Si (100) wafer 4&#34;</td>
			<td style="width:188px;">International Wafer Service</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Resisitivity: 2-5 m&#937;-cm, thickness: 525 &#181;m&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Ti-sputtertarget (99.995 % purity)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Al (1% Si)-sputtertarget (99.999 % purity)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Co (99.95 % purity)</td>
			<td style="width:188px;">Kurt J. Lesker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Chemicals</td>
			<td style="width:188px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">SPR3012 positive photoresist</td>
			<td style="width:188px;">Dow Electronic Materials</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">MF-322 developer</td>
			<td style="width:188px;">Dow Electronic Materials</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">HNO3 (99.9 %)</td>
			<td style="width:188px;">KMG Ultra Pure Chemicals</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">HNO3 (69.5%)</td>
			<td style="width:188px;">KMG Ultra Pure Chemicals</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">HF 0.55%</td>
			<td style="width:188px;">Honeywell</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:188px;">JT Baker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Acetone</td>
			<td style="width:188px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">ECI3027 positive photoresist</td>
			<td style="width:188px;">AZ</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Tetraethyl orthosilicate (TEOS)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Gasses</td>
			<td style="width:188px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">N2 (99.9990%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">O2 (99.9999%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">CF4 (99.9970%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">CL2 (99.9900%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">HBr (99.9950%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Ar (99.9990%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">C2F6 (99.9990%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">CHF3 (99.9950%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">H2 (99.9950%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">C2H2 (99.6000%)</td>
			<td style="width:188px;">Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Equipment</td>
			<td style="width:188px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">EVG 120 coater/developer</td>
			<td style="width:188px;">EVG</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">ASML PAS5500/80 waferstepper</td>
			<td style="width:188px;">ASML</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">SPTS &#937;mega 201 plasma etcher</td>
			<td style="width:188px;">SPTS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used for Si and metal etching</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">SPTS &#931;igma sputter coater</td>
			<td style="width:188px;">SPTS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Novellus Concept One PECVD</td>
			<td style="width:188px;">LAM</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Drytek 384T plasma etcher</td>
			<td style="width:188px;">LAM</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used for oxide etching</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">CHA Solution e-beam evaporator</td>
			<td style="width:188px;">CHA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">AIXTRON BlackMagic Pro CVD tool</td>
			<td style="width:188px;">AIXTRON</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Carbon nanotube growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Philips XL50 scanning electron microscope</td>
			<td style="width:188px;">FEI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Tepla 300</td>
			<td style="width:188px;">PVA TePla</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Resist plasma stripper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Avenger rinser dryer</td>
			<td style="width:188px;">Microporcess Technologies</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Leitz MPV-SP reflecometer</td>
			<td style="width:188px;">Leitz</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Renishaw inVia Raman spectroscope</td>
			<td style="width:188px;">Renishaw</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Agilent 4156C parameter spectrum analyzer</td>
			<td style="width:188px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Cascade Microtech probe station</td>
			<td style="width:188px;">Cascade Microtech</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of low temperature carbon nanotube vertical interconnects compatible with semiconductor technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

ניתן למצוא את העיצוב של מבנה המדידה המשמש בעבודה זו באיור 1. על ידי שימוש במבנה כזה מדידת התנגדות חבילת CNT והתנגדויות מגע מתכת-CNT ניתן לקבוע במדויק, כהתנגדויות בדיקה ותילם לעקוף. ההתנגדות של החבילה היא מדד לאיכות והצפיפות של חבילת CNT. על מנת לקבוע את חבילות התנ?...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology at JoVE.com

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

fabrication-low-temperature-carbon-nanotube-vertical-interconnects

Research

JoVE Journal

Engineering

7.6K Views.  Delft University of Technology. A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

Video: Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

כתיבה ואפיון טמפרטורה הנמוכה של ננו Oxide

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor performance, which suggest a new direction for the development of next-generation ultrathin and flexible photonic and electronic devices. Enhanced luminescence quantum efficiency has been widely observed in these atomically thin 2D crystals. However, dimension effects beyond quantum confinement thicknesses or even at the micrometer scale are not expected and have rarely been observed. In this study, molybdenum diselenide (MoSe2) layer crystals with a thickness range of 6-2,700 nm were fabricated as two- or four-terminal devices. Ohmic contact formation was successfully achieved by the focused-ion beam (FIB) deposition method using platinum (Pt) as a contact metal. Layer crystals with various thicknesses were prepared through simple mechanical exfoliation by using dicing tape. Current-voltage curve measurements were performed to determine the conductivity value of the layer nanocrystals. In addition, high-resolution transmission electron microscopy, selected-area electron diffractometry, and energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to characterize the interface of the metal&#8211;semiconductor contact of the FIB-fabricated MoSe2 devices. After applying the approaches, the substantial thickness-dependent electrical conductivity in a wide thickness range for the MoSe2-layer semiconductor was observed. The conductivity increased by over two orders of magnitude from 4.6 to 1,500 &#937;&#8722;1 cm&#8722;1, with a decrease in the thickness from 2,700 to 6 nm. In addition, the temperature-dependent conductivity indicated that the thin MoSe2 multilayers exhibited considerably weak semiconducting behavior with activation energies of 3.5-8.5 meV, which are considerably smaller than those (36-38 meV) of the bulk. Probable surface-dominant transport properties and the presence of a high surface electron concentration in MoSe2 are proposed. Similar results can be obtained for other layer semiconductor materials such as MoS2 and WS2.

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

ייצור לתקשר ohmic בטכניקה ממוקד-אלומת יונים וחשמל אפיון לשכבת מבני ננו מוליך למחצה

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning electron microscope (ESEM) operating with a low pressure water vapor ambient. In this technique, a portion of the electron beam interacts with the water vapor in the vicinity of the CNT sample, dissociating the water molecules into hydroxyl radicals and other species by radiolysis. The remainder of the electron beam interacts with the CNT forest sample, making it susceptible to oxidation from the chemical products of radiolysis. This technique may be used to trim a selected region of an individual CNT, or it may be used to remove hundreds of cubic microns of material by adjusting ESEM parameters. The machining resolution is similar to the imaging resolution of the ESEM itself. The technique produces only small quantities of carbon residue along the boundaries of the cutting zone, with minimal effect on the native structural morphology of the CNT forest.

Low pressure scanning electron microscopy in a water vapor ambient is used to machine nanoscale to microscale features in carbon nanotube forests.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

ייצור טמפרטורה גבוהה של Nanostructured yttria התייצב-Zirconia (YSZ) פיגומים על ידי<em&gt; באתרו</em&gt; Xerogels בניית תבנית פחמן

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems (C-MEMS)

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long and hollow glassy carbon microfibers derived from human hairs is introduced. The long and hollow carbon structures were made by the pyrolysis of human hair at 900 &#176;C in a N2 atmosphere. The morphology and chemical composition of natural and pyrolyzed human hairs were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and electron-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), respectively, to estimate the physical and chemical changes due to pyrolysis. Raman spectroscopy was used to confirm the glassy nature of the carbon microstructures. Pyrolyzed hair carbon was introduced to modify screen-printed carbon electrodes ; the modified electrodes were then applied to the electrochemical sensing of dopamine and ascorbic acid. Sensing performance of the modified sensors was improved as compared to the unmodified sensors. To obtain the desired carbon structure design, carbon micro-/nanoelectromechanical system (C-MEMS/C-NEMS) technology was developed. The most common C-MEMS/C-NEMS fabrication process consists of two steps: (i) the patterning of a carbon-rich base material, such as a photosensitive polymer, using photolithography; and (ii) carbonization through the pyrolysis of the patterned polymer in an oxygen-free environment. The C-MEMS/NEMS process has been widely used to develop microelectronic devices for various applications, including in micro-batteries, supercapacitors, glucose sensors, gas sensors, fuel cells, and triboelectric nanogenerators. Here, recent developments of a high-aspect ratio solid and hollow carbon microstructures with SU8 photoresists are discussed. The structural shrinkage during pyrolysis was investigated using confocal microscopy and SEM. Raman spectroscopy was used to confirm the crystallinity of the structure, and the atomic percentage of the elements present in the material before and after pyrolysis was measured using EDX.

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems C-MEMS

Long and hollow glassy carbon microfibers were fabricated based on the pyrolysis of a natural product, human hair. The two fabrication steps of carbon microelectromechanical and carbon nanoelectromechanical systems, or C-MEMS and C-NEMS, are: (i) photolithography of a carbon-rich polymer precursor and (ii) pyrolysis of the patterned polymer precursor.

ייצור של 3D מערכות מיקרואלקטרו-מכניות פחמן (C-MEMS)

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...