Introdução à Nanolitografia

Prévia do material em texto

Introdução à 
Nanotecnologia
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Ele 1060
Aula 9
2010 - 01
Litografia
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia
História
• Inventada em 1796 por Alois Senefelder, um
ator e escritor de teatro.
– Senefelder tinha dificuldades de publicar seus
trabalhos;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
trabalhos;
– Revolucionou a imprensa;
– Usada extensivamente no século XIX para
impressão de documentos.
Como Funciona?
• Criação de marcas (ou desenhos) sobre
uma matriz (pedra calcária) com um lápis
gorduroso;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• A pedra é então prensada contra o papel,
gravando a figura desejada.
Como Funciona?
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia
O que é?
• Fabricação de estruturas na nanoescala
através de padrões pré-fedinidos.
– Litografia na escala NANO.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Principais Aplicações
– Circuitos Integrados
– NEMS
Curiosidade – Circuitos Integrados
Circuito Eletrônico Miniaturizado fabricado na superfície de 
um substrato de material semicondutor.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Curiosidade – NEMS
Sistemas Nano Eletro-Mecânico. Inclui transistores (elétrico) 
e bombas, rotores, motores (mecânico).
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Exemplos
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Selos Antigos Litografia Moderna
Tipos de Nanolitografia
• Litografia ótica;
• Litografia de Raio-X;
• Litografia de feixe de elétrons;
• Litografia de feixe de íons;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Litografia de feixe de íons;
• Litografia de partículas neutras;
• Litografia de nano-impressão;
• Litografia de varredura de ponta de prova.
Comparações
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Fonte: Handbook of Nanotechnology
Litografia de Nano-impressão
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Nano-impressão
Litografia de Nano-impressão
• Método mecânico baseado na comprensão de 
um padrão (nano-carimbo).
– Padrão pré-fabricado é pressionado contra um 
polímero.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
polímero.
Litografia de Nano-impressão
• Vantagens
– Não necessita de feixes;
– Elimina problemas de resolução;
• Difração;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Difração;
• Desvio de feixe;
• Reflexo de feixe.
– Elimina tratamento químico complexo;
– Alta resolução e múltipla impressão;
– Baixo custo.
Litografia de Nano-impressão
• Desvantagens
– Alinhamento do padrão com amostra;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
– Presença de impureza;
• Gera impressão incorreta;
– Danificação mecânica da amostra.
Litografia de Nano-impressão
• Funcionamento
– Necessário controle de temperatura e pressão;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
– Fabricação do padrão:
• Litorgrafia de Feixe de elétrons (padrões < 200 nm);
• Litografia ótica (padrões > 200 nm).
Litografia de Nano-impressão
Funcionamento
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Nano-impressão
• Tipos
– Litografia de Incrustação à Alta Temperatura
• Pressão: 50 – 100 bars;
• Temperatura: > 50 ºC.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Temperatura: > 50 ºC.
Litografia de Nano-impressão
• Tipos
– Litografia Nano de Ultra-Violeta
• Baixa pressão;
• Temperatura ambiente.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Temperatura ambiente.
Litografia de Nano-impressão
• Tipos
– Impressão de Micro Contato
• Baixa pressão;
• Temperatura ambiente.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Temperatura ambiente.
Litografia de Nano-impressão
• Aplicações:
– Dispositivos eletrônicos
• Transistores (chaves) e Memórias de um elétron;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
• Transistores (chaves) e Memórias de um elétron;
– Ótica e fotônica
• Filtros, polarizadores, circuitos fotônicos integrados;
– Biologia
• Canais de nanoflúidos para análise de DNA, dispositivos 
biomoleculares.
Litografia de Feixe de Elétron
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
Litografia de Feixe de Elétron
• Método baseado no microscópio eletrônico de 
varredura.
– Superfície é recoberta com um filme sensível aos 
elétrons.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
elétrons.
Litografia de Feixe de Elétron
• Vantagens
– Alta resolução.
• 10-20 nm
– Não necessita máscaras.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
– Não necessita máscaras.
Litografia de Feixe de Elétron
• Desvantagens
– Demorado;
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
–Múltipla impressão difícil.
Litografia de Feixe de Elétron
• Funcionamento
– Padrão pode ser desenhado em computador;
– Sistema automático é usado para a impressão.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Tipos
– Vetorial
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Tipos
– Formações
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Tipos
– Projeção de Células
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Tipos
– SCALPEL
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Tipos
– Produção Paralela
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Aplicações:
– Circuitos Integrados e Máscaras.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Aplicações:
– Foto Máscaras.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia de Feixe de Elétron
• Aplicações:
– Escrita Direta.
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia Dip-Pen
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia Dip-Pen
Litografia Dip Pen
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
Litografia Dip Pen
ELE1060 – Introdução a Nanotecnologia – 2010/01 PUC-Rio
http://www.lot-oriel.com/site/pages_uk_en/products/nlp_2000/nlp_2000.php