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小雨南

银虫 (小有名气)

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[交流] 制备原子级别平坦度的Si100表面已有5人参与

小女子做所谓的单原子光刻技术相关的课题
简单的说就是在原子级别平坦的H终端的Si表面，用STM的探针单独的把1个或几个氢原子脱离掉，然后再跟PH4反应，因为只有裸露的Si的位置才能与之反应。所以就能单独的把一个P原子的前身嵌入到Si表面中。
然后再退火，因为PH3的H和H终端的H的退火温度不一样，所以H终端可以当做光刻技术的MASK。
H原子全部脱离掉之后，再外延生长Si，这样就把单个P原子精确的嵌入到Si基板中了。

目前研究生阶段，只做到研究STM探针的电压电流时间与H原子脱离面积的相关性研究就可以了。
所以第一个问题就是制备原子级别平坦度的H-Si（100）。
大多数论文都是用flash的方法，直接跟H2反应。这个我们设备做不到，而且比较危险，所以就无视了。
另一种是化学腐蚀法，先行研究成功的例子都是用Si111面。Si100面还没有特别成功的例子。
不过，其实所谓的不成功的例子是指没有大规模的制备出来，我想想我也用不到大规模的，只要很小部分够平坦就可以了。所以想想，还是可行的。

不知道大家有没有什么经验呐~~~~~~我仅仅是从论文看到的方法，理想跟现实是有差距的。

PS 论文中最成功的例子是用NH4F溶液，并且N2注入溶液来清除溶存的O2。

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1楼 2014-07-15 09:49:09

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yunjuncao

木虫 (正式写手)

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★
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我们倒没有系统的做过Si表面的研究，但是之前测试阶段的时候也处理过Si(100)的衬底，利用表面科学最普通的方法，氩离子溅射(5min)加退火(1000K)几十个循环，用LEED也能看到很好的(2×1)的结构，只不过是双畴的，应该和衬底质量太差有关(要师姐MBE用的普通衬底，并不是高质量单晶)，我们是没有STM的，看不到原子分辨，但是应该是处理较好了，俄歇看不到杂峰，质谱和红外这些谱学手段也看不到新的吸附位。做表面物理还是做MBE应该都足够了。所以我认为溅射加退火是可以得到所有单晶表面处理到原子级平整的，希望你可以考虑一下。
另外对你们所说的单原子光刻很好奇呢，其实是用探针进行微区处理加工，再dose(气液)或者蒸一些有机分子(固体)，再外延硅，感觉这一套相当于在MBE的生长中加入的表面化学的工艺，不知道为什么称之为光刻技术？不过感觉你们做的东西还是很高端的，现在单分子器件应该都可以发些好文章吧，我们是做表面物理化学的，也做做分子束外延，没你们的topic先端，希望可以多交流