,铜和黄金的变形机制在使用分子动力学模拟的纳米打印石刻技术中
Abhaysinh Gaikwad1,2, Michael Olowe1,2, Salil Desai1,2
1Center for Excellence in Product Design and Advanced Manufacturing, North Carolina A & T State University, Greensboro, NC 27411, USA.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|December 22, 2023
概括
分子动力学模拟揭示了纳米印制,铜和黄金的明显变形行为. 黄金表现出最低的回弹率,而显示出最差的印记质量,影响了纳米印记刻版模具设计.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 纳米印记光刻 (NIL) 对于高分辨率的图案传输至关重要.
- 了解基板材料变形是优化NIL流程的关键.
- (Al),铜 (Cu) 和金 (Au) 是NIL应用的相关材料.
研究的目的:
- 在纳米打印过程中对Al,Cu和Au的材料变形进行比较分析.
- 为了研究·米塞斯的应力,格子变形和弹.
- 为设计NIL模具和确保图案质量提供见解.
主要方法:
- 使用了分子动力学模拟.
- 分析包括·米塞斯应力,使用多面模板匹配 (PTM) 的格子变形,以及垂直弹回流.
- 在模具透,放松和检索阶段研究了变形.
主要成果:
- 铜表现出最高的平均·米塞斯应力 (7.80 MPa),而黄金表现出最低的 (4.68 MPa).
- 所有材料在变形过程中都显示出主要的体中心立方体 (BCC) 结构,在检索后恢复了50%以上的面中心立方体 (FCC) 结构.
- 黄金的反弹率最低 (6.54%),的反弹率最高 (24.5%),的印记质量也最低.
结论:
- 材料特性显著影响NIL的变形和印记质量.
- 与相比,黄金和铜提供了更好的印记保真性,因为它们的弹回转率较低,变形更稳定.
- 这些发现指导了针对特定NIL应用的基板材料的选择,以实现所需的图案规格.
