Atomic-terrace low-angle shadowing
ಅಟಾಮಿಕ್ ಟೆರೇಸ್ ಲೋ ಆಂಗಲ್ ಶ್ಯಾಡೋಯಿಂಗ್ (ಎಟಿಎಲ್ಎಎಸ್) ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನ ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಸಮತಲ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊಡಾಟ್ ಸರಣಿಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ವಿಕಿನಲ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಆಣ್ವಿಕ ಕಿರಣದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಎ. ಟಿ. ಎಲ್. ಎ. ಎಸ್. ಮೇಲ್ಮೈಯ ಅಂತರ್ಗತ ಹಂತ-ಮತ್ತು-ಭೂಪ್ರದೇಶದ ರಚನೆಯನ್ನು ಅಂತಹ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಮಾದರಿಯಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರವು ವಿಸಿನಲ್ ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ಗಳ ಮೇಲೆ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ವಸ್ತುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಕೋನದ ಘಟನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ವಿಸಿನಲ್ ತಲಾಧಾರಗಳು ಪರಮಾಣು ಹಂತಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಪರಮಾಣು ಮಹಡಿಗಳಿಂದ ಕೂಡಿವೆ. ಎ. ಟಿ. ಎಲ್. ಎ. ಎಸ್ ತಂತ್ರವು ಶಿಲಾಮುದ್ರಣದಿಂದ ಸಾಧಿಸಲಾಗದ ಆಯಾಮಗಳ ಪ್ಲಾಸ್ಮೋನಿಕ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಸಮತಟ್ಟಾದ ಸರಣಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಸಂಯೋಜಿತ ಕಿರಣವು ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಓರೆಯಾದ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹಂತಗಳು ಕಿರಣವನ್ನು "ನೆರಳು" ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅಣುಗಳು ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ನೇರ ದೃಷ್ಟಿಯ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹಂತಗಳ ಒಡ್ಡಿದ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಈ ತಂತ್ರದ ಪ್ರಮುಖ ಆಕರ್ಷಣೆಯೆಂದರೆ ಅದರ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸರಳತೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಅನೇಕ ಶಿಲಾಮುದ್ರಣ ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಲೋಹ, ಅರೆವಾಹಕ ಅಥವಾ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು. ಈ ತಂತ್ರವು "ಬಾಟಮ್-ಅಪ್" ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಶ್ರೇಣಿಯೊಳಗಿನ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಗಲಗಳ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಪರಮಾಣು ಮಹಡಿಗಳ ಗಾತ್ರದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರಧಾನ ಸೂಚ್ಯಂಕದಿಂದ ಅದರ ಅಸಮರ್ಪಕದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ; ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳ ಅಗಲವನ್ನು ಶೇಖರಣೆಯ ಓರೆಯಾದ ಕೋನದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ಮೂಲ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾದ ಲೋಹದ, ಅರೆ-ವಾಹಕ ಮತ್ತು ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಡಾಟ್ಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ ಎ. ಟಿ. ಎಲ್. ಎ. ಎಸ್. ಬಹಳ ಬಹುಮುಖ ತಂತ್ರವೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮೂಲ ತತ್ವಗಳು ಚಿತ್ರ 1 (ಎ) "ಇಳಿಜಾರು" ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ, ಅಂದರೆ, ಹೊರಗಿನ ಮೆಟ್ಟಿಲು ತುದಿಯಿಂದ ಕೆಳ ಮಹಡಿಯವರೆಗೆ ಶೇಖರಣೆಯ ರೂಪರೇಖೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಿರಣ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯ ನಡುವಿನ ಶೇಖರಣೆ ಕೋನ β ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ (1°-3°) ಆದ್ದರಿಂದ ಟೆರೇಸ್ಗಳ ಕೆಲವು ಪ್ರದೇಶಗಳು ಕಿರಣಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇತರವುಗಳು ಜ್ಯಾಮಿತೀಯವಾಗಿ ನೆರಳಿನಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಶೇಖರಣೆ ಕೋನ β ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಂಬಂಧದ ಪ್ರಕಾರ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳ ಅಗಲವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆಃ ಇಲ್ಲಿ w ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಅಗಲವಾಗಿದೆ, a ಒಂದು ಹಂತದ ಎತ್ತರವಾಗಿದೆ, α ಮಿಸ್ಕಟ್ ಕೋನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು β ಆಪಾದಿತ ಕಿರಣ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯ ನಡುವಿನ ಶೇಖರಣೆ ಕೋನವಾಗಿದೆ (α ಮತ್ತು β ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ). ಚಿತ್ರ 1 (ಬಿ) ಇದೇ ರೀತಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಈ ಬಾರಿ ತಲಾಧಾರವನ್ನು 180° ತಿರುಗಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಆಪಾದಿತ ಕಿರಣವು ಈಗ "ಹತ್ತುವಿಕೆ" ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಬಹುತೇಕ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಹೆಜ್ಜೆ ಮುಖಗಳು ಬಂಧದ ತಾಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾದ ವಸ್ತುವು ಹೆಜ್ಜೆ-ಹರಿವಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದಂತೆಯೇ ಹಂತಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಹದಿನೈದು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಗಲದ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು, ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅಡಟಮ್ಗಳ ಸರಾಸರಿ ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗವು ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳಿಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವಂತೆ ಎರಡೂ ದಿಕ್ಕುಗಳಿಗೆ ಶೇಖರಣೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬೇಕು. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಡಬ್ಲಿನ್ನ ಟ್ರಿನಿಟಿ ಕಾಲೇಜಿನ ಸ್ಕೂಲ್ ಆಫ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಗುಂಪಿನೊಳಗೆ ಎಟಿಎಲ್ಎಎಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಶಿಲಾಮುದ್ರಣ ಅಥವಾ ಇತರ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವಿಧಾನವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನೇರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಉಪಕರಣಗಳು ಮಾತ್ರ ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ. ಸೆಟಪ್ ಅಲ್ಟ್ರಾಹೈ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಚೇಂಬರ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ (ಕಡಿಮೆ 10−10 ಟಾರ್ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಬೇಸ್ ಒತ್ತಡ), ಮಾದರಿಯನ್ನು ಆವಿಯಾಗುವ ಮೂಲದಿಂದ ದೊಡ್ಡ ಕೆಲಸದ ದೂರದಲ್ಲಿ (40-100 ಸೆಂ. ಮೀ.) ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ದೊಡ್ಡ ಅಂತರವು ಎ. ಟಿ. ಎಲ್. ಎ. ಎಸ್ ತಂತ್ರಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೊಲಿಮೇಷನ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಮಾದರಿಯನ್ನು ಸ್ವತಃ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ± 0.5° ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ 200° ಮೂಲಕ ಓರೆಯಾಗಿಸಬಹುದು. ಶೇಖರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅರೆವಾಹಕಗಳಿಗೆ ಮಾದರಿಯ ಮೂಲಕ ನೇರ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹಾದುಹೋಗುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ನಿರೋಧಿಸಲು ತಲಾಧಾರದ ಕೆಳಗಿರುವ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ತಾಪನ ಫಾಯಿಲ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಬಹುದು. ಬಹುಮುಖತೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಎರಡು ರೀತಿಯ ವೈಸಿನಲ್ ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ಗಳ ಮೇಲೆ 10-30 nm ಅಗಲದ ಲೋಹೀಯ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳ ಸರಣಿಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಹಂತ-ಪಂಚ್ ಸಿ (111) ಮತ್ತು α-Al2O3 (0001). ಈ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಎಯು ಮತ್ತು ಎಜಿಯ ಶೇಖರಣೆಯು 15 ಎನ್ಎಂ ಮತ್ತು 2 ಎನ್ಎಂ ಅಗಲ ಮತ್ತು ಎತ್ತರದ ತಂತಿಗಳ ಸರಣಿಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸುಮಾರು 30 ಎನ್ಎಂನಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. 2008ರಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದಾಗಿನಿಂದ, ಹಲವಾರು ಹಂತದ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ 15 ಎನ್ಎಂ ಅಗಲ ಮತ್ತು 2 ಎನ್ಎಂ ದಪ್ಪದ ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸರಳ ತಂತ್ರವಾಗಿ ಎಟಿಎಲ್ಎಎಸ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎ. ಟಿ. ಎಲ್. ಎ. ಎಸ್ ಒಂದು ಬಹುಮುಖ ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದರೂ, ಕೆಲವು ಮಿತಿಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ. ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳ ಆರಂಭಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಕೆಲವು ಆದ್ಯತೆಯ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ತಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೀಜಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಬಹುದು, ಅವು ಪರಸ್ಪರ ಸೇರುವವರೆಗೆ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ, ಇದು ಒಟ್ಟಾರೆ ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲೈನ್ ತಂತಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನಿಟಿಯು ಗಾಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ ತಂತಿಯ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು ಮತ್ತು ಅದರ ದೋಷಯುಕ್ತ ಸ್ವಭಾವದಿಂದಾಗಿ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಅಥವಾ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಆರಂಭಿಕ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಿರಂತರ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ. ಈ ಮಿತಿಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, 15 ಎನ್ಎಂ ಅಗಲದ ಎಟಿಎಲ್ಎಎಸ್ನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಇತರ ಆಳವಿಲ್ಲದ-ಕೋನ ತಂತ್ರಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ಐದು ಪಟ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ನ್ಯಾನೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್