在石墨烯中切割纳米光盘直径低至20nm

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 表面科学是一门学科.

背景情况:

• 石墨烯的独特特性使其成为先进纳米电子设备的有希望的材料.
• 精确制造纳米级石墨烯结构对于实现其全部潜力至关重要.
• 目前用于制造石墨烯纳米结构的现有方法在分辨率和控制方面往往面临限制.

研究的目的:

• 介绍一种直接聚焦的离子 (He+) 束加工技术,用于制造固态石墨烯纳米盘.
• 为了研究辐射剂量和光束大小对石墨烯纳米盘形成的影响.
• 为了确定使用这种方法的石墨烯纳米盘的最小可实现的尺寸和制造限制.

主要方法:

• 在Au/Ti/蓝宝石基板上直接聚焦He+束辐射多层石墨烯微片.
• 照射剂量的受控变化 (范围从5.0×10^17到>5×10^18离子cm^-2) 和光束大小 (<1纳米).
• 干转印和表面清洁用于纳米磁盘转移.
• 触摸模式原子力显微镜 (AFM) 用于表征和监测蒸发.

主要成果:

• 固态石墨烯纳米盘的制造,直径低至20nm.
• 用于潜在的旋转轴定位的中心孔 (直径低至50纳米) 的加工.
• 由于局部加热而导致的部分石墨烯无形化和变形的观察.
• 在剂量超过5 × 10^18离子cm^-2.2时完成石墨烯纳米盘蒸发.
• 确认了大约20 nm的石墨烯固态纳米盘的制造限制.

结论:

• 直接聚焦He+束加工是一种可行的技术,用于制造精确控制的石墨烯纳米盘.
• 该过程允许制造具有特定特征的纳米磁盘,例如中央孔.
• 该研究定义了制造50 nm以下石墨烯结构的操作参数和局限性,为新型纳米电子应用铺平了道路.