Комплекты высокоточных мер вертикальных размеров в диапазоне 0,31 – 31 нм

ФГБУН Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН)

Характеристика

Рис. Фотографическое изображение комплекта с заводским номером 434 в упаковке (а). Топографическое (б) и фазовое (в) АСМ-изображения участка поверхности комплекта с мерой 18,53 нм. Профиль рельефа поверхности меры в направлении перпендикулярном моноатомным ступеням (г). Спектр высот (д) меры демонстрирует множество пиков, соответвующих отдельным атомно-гладким террасам между моноатомными ступенями, – перепад высот между максимальными пиками составил величину 18,53±0,05 нм, что соответствует высоте 59 моноатомных ступени на поверхности кремния (111).

На основе знаний об элементарных структурных процессах на поверхности кристалла посредством управления распределением моноатомных ступеней по поверхности монокристалла кремния разработаны и созданы комплекты высокоточных мер вертикальных размеров в диапазоне размеров 0,31–31 нм с погрешностью во всем интервале измерений менее 0,05 нм.  Разработанный комплект высокоточных мер вертикальных размеров «СТЕПП-ИФП-1» (комплект) после проведения государственных испытаний внесен в государственный реестр средств измерений, как тип средства измерений №48115-11 (Приказ Росстандарта № 6290 от 31.10.2011 г.).

Технико-экономические преимущества

Международное взаимное признание измерительных возможностей страны является важным фактором для устранения технических барьеров в торговле и участия в многосторонних торговых соглашениях. Проблема обеспечения единства линейных измерений в диапазоне размеров 0,05-10 нм обусловлена отсутствием стандартных образцов, носителей меры длины, пригодных для достижения требуемой точности измерений (лучше, чем 0,03 нм), производства и калибровок оборудования и стандартизации измерений в данном диапазоне.

Решение данной проблемы, предложенное и реализованное в ИФП СО РАН, базируется на создании высокоточных мер ступенчатых кристаллических поверхностей с заданным распределением моноатомных ступеней и их кластеров, разделенных широкими (более 5 мкм) атомно-гладкими террасами, обеспечивающими ультравысокую точность вертикальных измерений (лучше, чем 0,03 нм, что на полтора порядка лучше существующих аналогов).

Технико-экономические преимущества таких мер обусловлена тем, что методы сканирующей электронной и зондовой микроскопии являются базовыми для разработки новых нанотехнологий и проведения исследований и измерений объектов с размерами, приближающимися к размерам атома, и требуют особо тщательной калибровки оборудования по стандартным образцам с предельно малыми размерными характеристиками, гарантирующими малую погрешность измерений. Это крайне важно для проведения z-измерений (в вертикальном к поверхности направлении), поскольку изменение в размерах даже в несколько долей нанометра может повлечь за собой исчезновение необходимых свойств создаваемых нанообъектов. До настоящего момента таких мер предложено не было.

Области применения

Предполагается оснащение созданными высокоточными мерами ведущих организаций национальной нанотехнологической сети: метрологические центры, научно-исследовательские организации и учреждения, научно-образовательные центры, центры коллективного пользования научным оборудованием, метрологические службы предприятий и другие организации, деятельность которых входит в сферу нанотехнологий и производства продукции наноиндустрии. Меры позволят производить калибровку-поверку атомно-силовых микроскопов и аттестацию методик измерений размеров наноразмерных покрытий и гетероструктур.

Применение комплекта высокоточных мер линейных размеров будет способствовать повышению уровня контроля продукции нанотехнологии и наноиндустрии, повышению качества и конкурентоспособности разработок отечественной высокотехнологичной промышленной продукции, в том числе повышению эффективности внедрения передовых научных разработок в области нанотехнологий.

 

Адрес: 630090 Новосибиpск, пp. Ак.Лавpентьева 13, ИФП СО РАН

Тел.: +7(383)330-90-55

Факс: +7(383)333-27-71

E-mail: ifp@isp.nsc.ru

Сайт: www.isp.nsc.ru