V BOB. O'Z-O'ZI-O'ZINI TARTIB BERISH JARAYONLARI
O'z-o'zini tartibga solish tabiatning umumiy qonunlaridan biridir. U turli maqsadlarda ishlatiladi. Bu erda asosiy talab tizimning eng yuqori barqarorligini ta'minlashdir. Nanotexnologiyada o'z-o'zini boshqarish jarayonlarining ikki turi: o'z-o'zini yig'ish va o'z-o'zini tashkil qilish amaliy qo'llanilishini topdi.
O'z-o'zini tartibga solish jarayoni tizimning tartibsiz holatdan yangi holatga o'tishini anglatadi. Yangi holat statik muvozanat holati emas. Bu energiya va massa tashqaridan kiradigan dinamik holat. Kollektiv effektlar o'z-o'zini tartibga soluvchi tizimlarda yuzaga keladi. Ushbu ta'sirlar natijasida barcha ochiq tizimlar o'zlarining mavjudligini saqlab qolish uchun xaotik tarzda taqsimlangan energiya va moddalarning to'liq tartibli taqsimlanishiga harakat qilishadi.
5.1. O'zingizni yig'mang
O'z-o'zini yig'ish (o'z-o'zini tashkil etish) - qattiq substratda molekulalarning adsorbsiya va o'ziga xos joylashishini shakllantirish jarayoni. Uning asosiy harakatlantiruvchi kuchi yuqori energiyali reaksiyalarda adsorbent va adsorbsion sirt o'rtasida namoyon bo'ladigan xemisorbsiyadir. Xemosorbsiya deganda qattiq jismlar yuzasidagi eritmalardan turli gazlar, bug`lar yoki moddalarning yutilishi va buning natijasida sirtda yangi kimyoviy birikmalar hosil bo`lishi tushuniladi. Adsorbsiyalangan molekula va sirt o'rtasidagi kuchli o'zaro ta'sirdan farqli o'laroq, molekulalarning o'zlari orasidagi kesish effekti zaifdir. Bu o'z-o'zini yig'ish jarayonining asosiy bosqichi ekanligi bilan bog'liq
harakatlantiruvchi kuch ion yoki kovalent bog'lanish kuchlari emas, balki kuchsiz Van der Vaals kuchlari, shuningdek, elektr va magnit o'zaro ta'sir kuchlari. Nanoob'ektlarni o'zgartirish usuliga ko'ra yig'ish jarayonlari oddiy o'z-o'zini yig'ish, elektromagnit maydon orqali o'z-o'zini yig'ish, ultratovushli o'z-o'zini yig'ish, raqamli tarmoq arxitekturasini yig'ish kabi turlarga bo'linadi.
Sintez usuli sifatida o'z-o'zini yig'ishni qo'llash orqali organik va noorganik bloklardan turli tuzilmalarni hosil qila oladigan shunday printsipial sxemalarni yaratish mumkin.
Molekulyar o'z-o'zini yig'ishda nanostruktura shablon shakli va funktsional molekulyar guruhlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir natijasida hosil bo'ladi. Molekulyar o'z-o'zini yig'ishning istiqbolli qo'llanilishi yangi avlod mikrochiplarini yaratishdir.
Organik va noorganik muhitda o'z-o'zini yig'ishning ko'plab misollari mavjud. Yig'ish mexanizmi asosida hosil bo'lgan monomolekulyar qalinligi bo'lgan yupqa plyonkalarda nuqsonlarning zichligi juda past bo'lib, ular ancha barqaror va mexanik bardoshlidir. Ular litografik jarayonlarda trafaret sifatida ishlatiladi. Bu vaqtda nanometrik ruxsat skanerlash tunnellash yoki atom kuch mikroskopi yordamida olinadi.
O'z-o'zini yig'ish uchun molekulyar bloklar uchta asosiy funktsional guruhga ega bo'lishi kerak: ularni sirtga bog'laydigan guruh, ajratuvchi guruh va sirt funktsional guruh (5.1-rasm). Bu guruhlar bir-birini almashtirib bo'lmaydi.
Ko'pgina hollarda silanlar RSiX3 (R=CH3, C2H5 va boshqalar) molekulyar blokni asosga to'liq mahkamlaydigan guruh sifatida ishlatiladi. Gidroksil (OH) guruhlari bilan aloqa hosil qilish kerak. Ular asosan kremniy sirtini va boshqa texnologik yuzalarni qoplaydi.
Silandagi vodorod o'rnini bosuvchi X komponenti sifatida metoksi guruhi, xlor yoki ularning birikmasi ishlatiladi. Fikslash guruhining tarkibi adsorbsiyalangan molekulalarning tartibli joylashishiga va ularning zichligiga jiddiy ta'sir ko'rsatadi. Masalan, GaAs va oltin yuzalar uchun tiol (RSH) yaxshi natijalar beradi.
Spacer guruhi kimyosorblangan molekulyar blokning uni qayta ishlovchi prob bilan o'zaro ta'sirining tabiatini aniqlaydi. Shunday qilib, oraliq guruhning o'lchamlarini o'zgartirib, prob va qatlam orasidagi masofani o'zgartirish mumkin, shu bilan radiatsiya dozasini va qatlamning pol kuchlanishini sozlash mumkin. Skanerli tunnel mikroskopining zondlari bilan ishlov berishda oraliq guruh sifatida fenol guruhi qulayroqdir. Chunki, bu guruh ma'lum darajada
{
amin qrupu (NH2); halogenlər (Cl, J,...
alkil qruplar (CH3, C2H5,...
{
CH2 qruplar;
{
fenil qruplar (C6H5) silanlar RSX3 (R=CH3, C2H5,..,
X=CH2, O, Cl)
tiol (RSH)
45 nm
elektr o'tkazuvchanligiga ega. Yuzaki funktsional guruhlar "yangi" sirtning xususiyatlarini aniqlaydi.
O'z-o'zidan yig'ilish natijasida hosil bo'lgan molekulyar qatlamlar juda mukammal va yopishmaydi. Ular elektronlar va yorug'lik bilan mahalliy mexanik ta'sirga juda sezgir. Ushbu fazilatlar tufayli ular nanolitografiya jarayonlari uchun ajralmas hisoblanadi. Bunday qatlamli elektron nurli litografiya elektron energiyasining juda keng diapazonida - (0,01÷200)keVda amalga oshirilishi mumkin.
5.2-rasmda silikon substratda nanometr o'lchamdagi elementlarni yaratish uchun o'z-o'zini tashkil qilish jarayonidan foydalanish ko'rsatilgan.
Yupqa plyonkani qo'llashdan oldin, substrat tozalanadi va HF eritmasida vodorod bilan passivlanadi. Uning yuzasida molekulalardan tashkil topgan monomolekulyar yupqa qatlamni olish uchun u organik silan monomer eritmasiga botiriladi va quritiladi. Bunda molekulalarning bir uchi substratga biriktiriladi, ikkinchi uchi esa yangi sirt hosil qiladi. Shu tarzda tayyorlangan monomolekulyar yupqa plyonka skanerlash tunnel mikroskopining zondidan yoki atom kuch mikroskopidan yuborilgan kam energiyali elektronlar yordamida kerakli tasvirga muvofiq qayta ishlanadi. Yupqa qatlamning qalinligi taxminan 1 nm. Qo'llaniladigan kuchlanish yupqa qatlam tarkibiga qarab (2÷10) V ga teng. Shundan so'ng, namuna kolloid palladiy zarralarini o'z ichiga olgan eritmaga botiriladi, buning natijasida bu zarralar ingichka plyonkaning elektronlar bilan nurlanmaydigan qismiga yopishadi. Keyin namuna yana quritiladi va nikelni elektrolitik cho'ktirish uchun hammomga joylashtiriladi. Er yuzidagi palladiy orollari nikel cho'kishi uchun katalitik markaz vazifasini bajaradi. Nikel orollarining palladiylari
yon tomondan o'sadigan palladiy orolchalari orasida bo'shliqni to'ldiradi va natijada qalin nikel qatlami nuqsonsiz bo'ladiu butun shaklga ega. Bunday profilli yupqa qatlamular keyingi eksfoliatsiya paytida uni niqob sifatida ishlatishadi.Amalda bu ruxsat (15÷20) nm ga teng.
5.2-rasm. Monomolekulyar yupqa qatlamni o'z-o'zidan yig'ish orqali nanometr o'lchamdagi tasvirni olish.
a-monomolekulyar qatlamning cho'kishi; b-skanerlovchi tunnel mikroskopining zond orqali tasvirni yaratish; c-palladiy katalizatorining cho'kishi; D-nikelning cho'kishi.
Kimyoviy o'z-o'zini yig'ishning bir turi molekulyar qatlamdir. Bu usul gaz fazasidan komponentlarning xemisorbsiyasi jarayonida sirtda kimyoviy birikmalar hosil bo'lishiga asoslangan.
Molekulyar qatlamlanish usulini amalga oshirish uchun sirtda adsorbent bilan reaksiyaga kirishadigan va barqaror birikmalar hosil qila oladigan funktsional guruhlarga ega bo'lish kerak.
Bu usul ma'lum kimyoviy reaksiyalar ketma-ketligi orqali qattiq jismlar yuzasida mikro va nanostrukturalarni yaratish imkonini beradi. Berilgan tarkibga ega bo’lgan qatlamlar ketma-ket kimyoviy reaksiyalar natijasida hosil bo’ladi.Qatlamlarning qalinligi sintez vaqti yoki moddalar oqimining intensivligi bilan emas, balki reaksiyalar soni bilan belgilanadi. Hozirgi vaqtda bunday qatlamlarni yaratish uchun maxsus kimyoviy jarayonlar ishlab chiqilgan:
|
