ಈ ಬ್ಲಾಗ್ ಪೋಸ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿ, ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಡಿಪಾಯವಾದ ನ್ಯಾನೊಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ನಾವು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತೇವೆ - ಹಾಗೆಯೇ ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು.
ಒಂದು ಘನವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ಒಂದು ಅಂಚಿನ ಉದ್ದ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ಮೇಲ್ಮೈ-ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತವು ಘಾತೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ, ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸದ ವಿವಿಧ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ವೀಕ್ಷಣಾ ತಂತ್ರಗಳು ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ಹಿಂದೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳ ಮಿತಿಗಳಿಂದಾಗಿ, ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ ಮಾಪಕದಲ್ಲಿ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದಿತ್ತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ - ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ, ಇದು ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ರಪಂಚದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮಾಹಿತಿ ಮತ್ತು ಸಂವಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಜೈವಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಪರಿಸರ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ, ರಕ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಂತಹ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ.
ನ್ಯಾನೊಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ (ನ್ಯಾನೊಫಾಬ್) ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 nm ನಿಂದ 100 nm ವರೆಗಿನ ರಚನೆಗಳ ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉದ್ದವಿರುವ ಪೈಪ್‌ಗಳಂತಹ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸಲು ಬಳಸುವ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾದ ವಿಧಾನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ, ನ್ಯಾನೊಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಮುಖ ಅಡಿಪಾಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿ ತನ್ನನ್ನು ತಾನು ಸ್ಥಾಪಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ, ಇದು ಸರಿಸುಮಾರು 1–100 nm ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ನ್ಯಾನೊಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಂತಿಮ ಗುರಿಯು ಬಯಸಿದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಸಾಮೂಹಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು.
ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೊಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಟಾಪ್-ಡೌನ್ ಮತ್ತು ಬಾಟಮ್-ಅಪ್ ವಿಧಾನಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಟಾಪ್-ಡೌನ್ ವಿಧಾನವು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹಂತಹಂತವಾಗಿ ಪರಿಷ್ಕರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ; ಇದು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಮೈಕ್ರೋಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ವಿಕಸನವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾತಿನಿಧಿಕ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಮತ್ತು ಸಾಫ್ಟ್ ಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಸೇರಿವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಬಾಟಮ್-ಅಪ್ ವಿಧಾನಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪರಮಾಣು ಅಥವಾ ಆಣ್ವಿಕ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ರಚನೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಾಗಿವೆ. ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂ-ಜೋಡಣೆ ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಬಾಟಮ್-ಅಪ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿವೆ.
ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಎನ್ನುವುದು ಪ್ರಾತಿನಿಧಿಕ ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟಿವ್ ಪಾಲಿಮರ್ (ಫೋಟೋರೆಸಿಸ್ಟ್, PR) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದು ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನಂತಹ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮುಖವಾಡದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತದೆ. "ಲಿಥೋಗ್ರಫಿ" ಎಂಬ ಪದವು ಲೆಟರ್‌ಪ್ರೆಸ್ ಮುದ್ರಣದಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿದೆ ಮತ್ತು ಮುಖವಾಡವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ರಚನೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಮುಖವಾಡವು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಮಾದರಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಬಳಸುವ ಸ್ಟೆನ್ಸಿಲ್ ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ - ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಬಹುದಾದ ಚಿಕ್ಕ ಗಾತ್ರ - ಒಂದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಬೆಳಕಿನ ವಿವರ್ತನೆಯಿಂದಾಗಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಧಾರಿತ ಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಈ ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತಯಾರಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಅರೆವಾಹಕ ಏಕೀಕರಣ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವಂತೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಧಾನದ ಮಿತಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗುತ್ತಿವೆ; ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅದನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಥವಾ ಪೂರಕಗೊಳಿಸಲು ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಸಂಶೋಧಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.
ಮೃದು ಶಿಲಾಮುದ್ರಣವು ಮೇಲಿನಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಫೋಟೋಶಿಲಾಮುದ್ರಣದೊಂದಿಗೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಗಮನ ಸೆಳೆಯುತ್ತಿದೆ. ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಬಳಸುವ ಅಚ್ಚು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗಟ್ಟಿಮುಟ್ಟಾದ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ವಸ್ತುವಾದ PDMS (ಪಾಲಿಡೈಮಿಥೈಲ್‌ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್) ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದ ಇದರ ಹೆಸರು ಬಂದಿದೆ. ಅಚ್ಚಿನಂತೆ ಬಳಸುವ PDMS ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಮಾದರಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸಬೇಕಾದ ವಸ್ತುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆಯ ನಂತರ ಅದನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಬಹುದು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅನಿಲ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಶೋಧಿಸುವ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯು ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ವಸ್ತುವನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಬೆಳೆಸುವ ಮೂಲಕ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಇದನ್ನು ಚಳಿಗಾಲದಲ್ಲಿ ಹಿಮ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (PVD) ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಲ್ಲಿ, ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಬೆಳೆಯಬೇಕಾದ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಪೂರೈಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಈ ವಸ್ತುವು ನಂತರ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅದು ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ. ತೆಳುವಾದ ಪದರವು ರೂಪುಗೊಂಡ ನಂತರ, ಉಳಿದ ವಸ್ತುವು ತಲಾಧಾರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮತ್ತೆ ಗಾಳಿ ಬೀಸುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯು ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಬಳಸುವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವುದು, ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳನ್ನು ಭೌತಿಕವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವುದು ಮತ್ತು ನಂತರ ಅವುಗಳನ್ನು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಠೇವಣಿ ಮಾಡುವುದು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಟ್ಟರಿಂಗ್, ಒಂದು ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಕಣಗಳು ಗುರಿಯೊಂದಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಸ್ವಯಂ-ಜೋಡಣೆ - ಹಿಂದೆ ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ - ರಚನೆಯ ನೇರ ಬಾಹ್ಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ; ಬದಲಿಗೆ, ಇದು ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಘಟಕಗಳು ತಮ್ಮದೇ ಆದ ಶಕ್ತಿಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ತಮ್ಮನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತಹ ಜೈವಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗಮನಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರಸ್ತುತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ದೋಷ ದರಗಳೊಂದಿಗೆ ಉದ್ದೇಶಿತ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳುವ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಮಿತಿಗಳಿವೆ. ಅದೇನೇ ಇದ್ದರೂ, ಮೂರು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂ-ಗುಣಪಡಿಸುವ ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂ-ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಇದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ನ್ಯಾನೊಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಇದು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.
