精细纳米结构的成功裂解

这篇文章展示了科学家们如何开发光子和量子信息应用的新技术，利用LatticeAx来缓解他们最大的样品制备问题之一:在不破坏精细制备的纳米结构的情况下在小样品上产生精确的裂缝。

所面临的挑战

在哥本哈根大学量子光子学小组的尼尔斯玻尔研究所，科学家们正在从事尖端研究，研究纳米光子半导体材料和光之间的量子相互作用。亚博网站下载该团队一直在进行控制光的特性的实验，他们的想法是开发新设备，这可能对未来的计算和其他信息应用有重大影响。

作为本研究的一部分，科学家们已经开发了使用GaAs制造悬浮光子晶体和其他纳米结构的过程。纳米结构本身在160和180nm之间具有厚度。为了对这些结构进行实验，该团队必须切割小样品，而不会导致他们制造的小巧细腻的设备损坏。它们还需要一种最小化样品处理的方法，以便进一步减少对纳米结构损坏的可能性。

裂开

切割是将含有制备纳米结构的大芯片切成单独的芯片，并对纳米结构进行实验。特定纳米结构的特定几何形状需要光从侧面耦合到样品中，这种技术被称为光纤的“对接耦合”。因此，要获得在边缘或从边缘突出的耦合器的装置，劈开是必不可少的。

起初，团队使用划线器和手持工具进行切割和划线。在裂解的位置，样品边缘有一个小划痕。通过使用一个与划痕对齐的小的阶梯式块来完成切割，并用他们的手指对块和划痕施加压力。虽然通过使用小型摄像机和微米级螺钉实现了精确的对准，但划痕的质量高度依赖于划痕的质量，划痕并不总是干净或笔直的。而且，用这种方法有时不可能控制分裂的传播方向。

LatticeAx^®420切割系统

LatticeAx在我们含有脆弱纳米结构的非常精细的样品上表现得很温和。微线压痕方法独特的LatticeAx是非常有效的生产高质量，直劈，没有改变材料的性质或引入灰尘和工件在劈边。

Tommaso prenolato，哥本哈根大学博士研究员

Tommaso prenolato博士领导了其他裂解解决方案的研究，这将使他们能够更可靠地获得高质量的裂解，他们的研究要求，同时做更多的工作，以消除样品处理造成的潜在损害。在网上搜索潜在的解决方案时，他偶然发现了LatticeGear，并决定LatticeAx^®420切割系统看起来最有希望满足他们的要求。

图1所示。来自Latticeax的光学显微镜图像显示了与芯片边缘突出的纳米光学结构的切割样品。由哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所量子光子学小组提供。

图2。扫描电镜图像显示了LatticeAx 420切割后的一个纳米结构。该光子结构由一个悬浮的纳米光束波导(绿色方块)构成，它将光子晶体波导(红色方块)连接到一个锥形外耦合器(黄色方块)。锥形仍然悬挂并从样品边缘突出(黑色虚线)。由哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所量子光子学小组提供。

他们的研究在两个阶段利用了LatticeAx 420。首先，LatticeAx用于在制作纳米结构之前缩小2”或3”晶圆。晶片按晶体学方向分裂。然后每个晶圆被放置在LatticeAx上，通过使用切割杆尺来精确定位微线压痕的晶圆。沿着凹槽，用LatticeAx切割晶圆片。重复这一过程，进一步缩小晶圆，直到他们创造出所需的最终尺寸的小片。然后这些小片被用作制造纳米结构的衬底。

结果

劈木杆被充分地利用了;因为棒子可以让研究团队直接在LatticeAx上进行三分切割，而且对样品的压力分布更加均匀，比单独用手压要均匀。此外，LatticeAx天然的“压痕-切割”过程使科学家能够精确地复制非常小的样品(大约尺寸为4mm × 4mm)。

在纳米制造过程后，再次使用LatticeAx来切割小样品。这一步需要非常小心和精确，因为精细的悬浮纳米结构现在已经在样品上了。幸运的是，LatticeAx的力学最小化了样品处理，不会对精密的制作设备造成损坏。

该团队利用客观显微镜和摄像机将精致的样品与压痕器精确对齐，从而创造出用于切割的“弱点”。随后，研究小组检查了样品的大小和纳米结构的位置是否允许用LatticeAx进行切割。

如果样品小于10mm×10mm，则它们使用LatticeGear小样切刀(SSC)配件。SSC的特点是0.5 mm的量规，使样品可以缩回0.5 mm，因此使他们能够可靠地进行0.5 mm的压痕，每次获得更强的弱点，从而产生更可靠、更直、更精确的剪切。

图3。Latticegear的小样品切割器（SSC）用于小于10mm×10mm的样品。SSC允许团队切割这些样品，而无需处理它们并对脆弱的纳米结构造成风险损害。

怀孕拉托和他的团队对裂解的质量和准确性非常满意，同时也因为可以在不破坏脆弱纳米结构的情况下生产所需的样品。LatticeAx使他们在功能设备的制造中获得更高的收率，而不会改变、损坏或污染表面，这可能是其他样品制备方法的人工制品。这一巨大成就让人如释重负。他们的纳米光子器件的制造过程是昂贵的，所以在六次尝试中(平均而言，取决于特定的纳米结构)只有一个成功的样品对他们的研究是非常有害的。

图4。Quantum Photonics Group选择了LatticeAx 420切割系统来支持他们的研究。LatticeAx 420提供在<5分钟内10-μm的切割精度，因此它是理想的实验室值的速度和高精度，同时需要适应各种样品尺寸，厚度和材料。亚博网站下载紧凑的足迹允许它被放置在实验室中任何需要它的地方。由哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所量子光子学小组提供。

在两个培训课程之后，所有用户都可以始终如一地使用Latticeax生产所需的样品。在学术环境中，研究团队通常没有专门的专家，可以从可能受试者进行检查的所有不同材料的样品制备。亚博网站下载拥有一个可以很容易学习和掌握的工具，而无需丰富的体验 - 这也很大程度上降低了人类错误的可能性 - 是使用小巧，精致和独特的材料样品时的重要考虑因素。亚博网站下载

结论

使用压头的能力为“压痕到切割”的过程中切割样品，使样品的处理更简单。用我们的手指对这样小的样品施加均匀分布的压力几乎是不可能的，必须非常小心，不要压碎预制的结构。使用LatticeAx和它的能力，不仅标记的位置，并发起与缩进，但也执行cleave，使我们有一个更可靠和可复制的制造过程。这增加了功能样品的最终产量，所以我们能够花更少的时间准备样品，在每次运行中浪费更少的材料。

托马索Pregnolato

这些信息已经从LatticeGear提供的材料中获得，审查和改编。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问LatticeGear.．