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在德克萨斯州立大学与Sematech协作的、德克萨斯发起的先进材料研究中心（AMRC）,人们正在试图将硅纳米线应用于微电子行业,作为SEM测量标准。
该大学Brian Korgel领导的这个项目,已经找到方法来制造硅、锗以及其他半导体纳米线,直径小到4纳米,长度达几个微米。如果这些纳米线能够单独地制造出来,并且它们的直径是已知的,那就有可能将它们制备在芯片的边界,作为CD-SEM的校正标准。
Korgel和研究生Doh Lee、Hsing-Yu Tuan正在开发一种标准的合成方法,以便能够生产出大量的这种目标直径±1纳米范围内的纳米线。该工艺已经发展到一天内能够制造出多达一克的纳米线,但是仍旧有很多挑战,比如控制尺寸分布在校正标准要求的公差范围之内。 
用于生长纳米线的工艺是在有机溶剂中进行的“气相-液相-固相”（VLS）工艺。这种基于溶液的工艺使用有机硅前驱体,向己烷（一种有机溶剂）中注入金纳米晶,在加压到100至300大气压的反应器中,将己烷加热到～400-450℃。在这个温度,硅烷分解成硅原子,并溶解入金纳米晶中,然后结晶成纳米线。纳米线的直径可以通过预先选定纳米晶的尺寸而进行调制,所以纳米线的直径接近于籽晶的直径。TEM和SEM结果证明可以通过这种方式来控制纳米线的直径。
在有机溶剂中通过VLS工艺生长纳米线效率高,相比可能的气相工艺能够制造更多的纳米线,而且气相工艺局限于在衬底上成批次地进行制备。然而,当把种籽注入到反应器中时,它们有聚集的倾向,这在某种程度上扩大了纳米线的尺寸分布。控制种籽的聚集是缩小纳米线尺寸分布,更加接近目标尺寸的关键所在。
目前,获得特定尺寸直径的纳米晶是可行的,比如说,直径4纳米,分布在±1纳米的范围之内,能够在溶液中制备出来。这意味着将颗粒尺寸分布限定在加减一个晶格原子之内是可能的。这一点对于纳米线也是可行的,将有一种工艺能够做到特定的直径,公差在±1纳米之内,同时有类似的标准偏差。这种工艺是让人回想起作为光散射标准的硅球的生产。通过合成工艺获得特定的尺寸和分布,并且确认该工艺生产的是就是所需要的。
需要考虑的另一个障碍是如何在芯片的特定区域淀积纳米线。很快,Korgel的小组利用带有四个独立可动STM针尖的纳米微操纵器,将单独的纳米线从羊毛一样的团块中拽出来放到了衬底特定的位置。这可不是一个简单的过程。
这个大学的研究小组希望在大约三年之后,能够制备出可靠的校正标准, 在芯片选定的区域制备直径逐渐变大的纳米线,比如4,6,8,10和12纳米。这将为CD测量设备提供一个可靠的、原子量级的、遍及量程的校正。
现在这个项目的焦点在于纳米线直径的控制和高效率的定位。该小组正在收集数据以确切了解在生产条件下纳米线直径和纳米晶的关系。该工艺有可能解决这个问题,必要时为业界提供必需的校正标准。
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