Registration Number
0824U002745, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
12-09-2024
popup.evolution
.
Title
Beams formation in proton beam writing equipment
Author
Hlib Polozhii,
popup.head Olexandr G. Ponomarev
popup.opponent Oleksandr V. Lysenko
popup.opponent Stepan G. Karpus
popup.review Oleksandr P. Novak
popup.review Serhii O. Lebedynskyi
popup.rada
Institute of Applied Physics National Academy of Sciences of Ukraine
Description
Дисертація присвячена дослідженню технології протонно-променевої літографії, яка застосовується у виробництві малорозмірних структур з мікро- та нанометровою роздільною здатністю.
Дисертаційна робота складається зі вступу, трьох розділів, висновків, переліку використаних джерел та двох додатків. Обсяг дисертації складає 172 сторінки, з яких 139 сторінок основного тексту. Дисертація містить 62 рисунки і 4 таблиці. Перелік використаних джерел складається зі 100 найменувань. За результатами досліджень опубліковано 18 наукових публікацій, серед яких 5 статей у наукових фахових виданнях України, 1 стаття у іноземному науковому фаховому виданні та 12 тез виступів на наукових конференціях.
Мета роботи полягала у теоретичному дослідженні можливості збільшення роздільної здатності доступної технології протонно-променевої літографії до десятків-одиниць нанометрів та експериментальному напрацюванні української технологічної бази пов’язаної з протонно-променевою літографією.
В роботі вперше проведено комп’ютерне моделювання динаміки іонного пучка в зондоформуючих системах на основі ортоморфного квадруплету магнітних квадрупольних лінз з одним, двома та трьома октупольними лінзами-коректорами. Продемонстровано теоретичну можливість досягнення роздільної здатності в 10...100 нанометрів.Побудовано формалізм, який описує алгоритм визначення живлення октуполів для повної та часткової корекції сферичних аберацій третього порядку з використанням методу матрицантів.
Удосконалено опромінення зразків завдяки впровадженню векторного методу протонно-променевої літографії малорозмірних структур. Векторний метод випробуваний експериментально через створення малорозмірних структур на каналі ядерного скануючого мікрозонду аналітичного прискорювального комплексу “Сокіл” ІПФ НАН України.
Удосконалено керування пучком протонів мегаелектронвольтної енергії завдяки впровадженню та випробуванню в експериментальній роботі системи швидкого скидання пучка на каналі ядерного скануючого мікрозонду прискорювального комплексу “Сокіл” Інституту прикладної фізики Національної академії наук України.
Вперше проведено експерименти з протонно-променевої літографії по плівкам хітозану, зокрема плівкам хітозану на полікоровій підкладці та товстим не прикріпленим до твердої підкладки плівкам хітозану, покритим тонкими плівками титану, нітриду титану та оксиду цинку. Отримано мікроструктури з заданих з комп’ютера векторних шаблонів, а також лінійні періодичні структури в плівці хітозану на полікоровій підкладці через фокусування протонного пучка в лінію.
Результати комп’ютерного моделювання динаміки іонних пучків в зондоформуючих системах на основі ортоморфного квадруплету магнітних квадрупольних лінз вказує на можливість створення установок для протонної літографії з роздільною здатністю десятки-одиниці нанометрів, які можна застосовувати в виробництві наноелектроніки на рівні найкращих сучасних технологічних процесів, при цьому така технологія доступна для реалізації в Україні в найближчому майбутньому з потребою в значно менших інвестиціях ніж було б потрібно для реалізації літографії на жорсткому ультрафіолеті (EUV). Технологія протонно-променевої літографії добре підходить для виготовлення одиничних та дрібносерійних зразків, а застосування відносно простої в реалізації технології наноштампування дасть змогу масштабувати виробництво принаймні в сотні разів, що дасть змогу налагодити масове виробництво передової наноелектроніки.
Експериментальні дослідження створення малорозмірних структур з впровадженням векторного методу протонної-променевої літографії та вдосконалення експериментального обладнання каналу ядерного скануючого мікрозонду Інституту прикладної фізики Національної академії наук України демонструють наявність вітчизняної наукової та інженерної бази в галузі виробництва малорозмірних структур та відкривають можливості для подальших досліджень практичних застосувань протонно-променевої літографії. Векторний метод літографії, впроваджений в ході роботи над даною працею, дає змогу створювати структури з плавними лініями без “піксельних” артефактів та значно спрощує масштабування і виготовлення структур певного розміру. Проведені експерименти з літографії по хітозану демонструють можливість протонно-променевої літографії по новим матеріалам, що може бути корисним в технологічних процесах виготовлення малорозмірних структур, зокрема для біомедицини. Технологія протонно-променевої літографії дає змогу виготовляти малорозмірні структури різного спеціального призначення. Серед інших застосувань, зокрема, виділяються фотонні хвилеводи, рідинні структури (в тому числі рідинно-фотонні та рідинно-механічні), дифракційні ґратки для реалізації томографії м’яких тканин методом рентгенівського фазового контрасту, наноштампи для літографії наноструктур, в тому числі для виробництва наноелектроніки. Ці та інші потенційно можливі застосування протонно-променевої літографії потребують подальших експериментальних досліджень.
Registration Date
2024-07-25
popup.nrat_date
2024-07-25 / 2026-07-01
