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टॉप-डाउन नैनोमटेरियल संश्लेषण

1970
एक शोधकर्ता क्लीनरूम में टॉप-डाउन नैनोमटेरियल संश्लेषण के लिए बॉल मिल का संचालन कर रहा है।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

टॉप-डाउन संश्लेषण में नैनोमैटेरियल्स का निर्माण एक बड़े, ठोस पदार्थ से शुरू करके, उसे नैनोस्केल तक तोड़कर या उसका पैटर्न बनाकर किया जाता है। प्रमुख तकनीकों में बॉल मिलिंग जैसी यांत्रिक विधियाँ और फोटोलिथोग्राफी, इलेक्ट्रॉन-बीम लिथोग्राफी और नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी जैसी लिथोग्राफिक विधियाँ शामिल हैं। इन विधियों का उपयोग अक्सर संरचित सतहों और एकीकृत परिपथों के निर्माण के लिए किया जाता है, लेकिन इनमें सतही अपूर्णताओं की समस्या हो सकती है।

टॉप-डाउन दृष्टिकोण अवधारणात्मक रूप से सरल हैं: ये पारंपरिक माइक्रोफैब्रिकेशन तकनीकों का छोटे आयामों तक विस्तार हैं। इसका सबसे प्रमुख उदाहरण लिथोग्राफी है, जो सेमीकंडक्टर उद्योग की आधारशिला है। फोटोलिथोग्राफी में, एक प्रकाश-संवेदनशील पॉलिमर (फोटोरेसिस्ट) को सब्सट्रेट पर लेपित किया जाता है। एक मास्क का उपयोग करके रेसिस्ट को चुनिंदा रूप से यूवी प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है, जिससे एक रासायनिक परिवर्तन होता है जो उजागर या गैर-उजागर क्षेत्रों को चुनिंदा रूप से हटाने की अनुमति देता है। इसके बाद अंतर्निहित सामग्री को उत्कीर्ण या जमा किया जा सकता है, जिससे पैटर्न मास्क से सब्सट्रेट पर स्थानांतरित हो जाता है। नैनोस्केल विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, कम तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश स्रोतों (जैसे, एक्सट्रीम अल्ट्रावायलेट, ईयूवी) या इलेक्ट्रॉन बीम (ई-बीम लिथोग्राफी) जैसे वैकल्पिक पैटर्निंग स्रोतों का उपयोग किया जाता है। ई-बीम लिथोग्राफी बहुत उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करती है, लेकिन यह एक धीमी, क्रमिक प्रक्रिया है, जो इसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अनुपयुक्त बनाती है, लेकिन प्रोटोटाइपिंग और मास्क बनाने के लिए उत्कृष्ट है।

टॉप-डाउन विधियों का एक अन्य प्रमुख वर्ग यांत्रिक घर्षण है। उदाहरण के लिए, उच्च-ऊर्जा बॉल मिलिंग में, एक ठोस पदार्थ को कठोर पीसने वाले माध्यम (गेंदों) वाले एक कंटेनर में रखा जाता है। कंटेनर को तेज गति से घुमाया जाता है, जिससे गेंदें पदार्थ से टकराती हैं और उसे तोड़ देती हैं, जिससे कणों का आकार धीरे-धीरे नैनोमीटर पैमाने तक कम हो जाता है। यह विधि नैनोपाउडर की बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए सरल और स्केलेबल है, लेकिन कणों के आकार और आकार वितरण पर इसका नियंत्रण अच्छा नहीं होता है, और मिलिंग माध्यम से अशुद्धियाँ आ सकती हैं।

टॉप-डाउन विधियों, विशेष रूप से लिथोग्राफी का प्राथमिक लाभ, बड़े क्षेत्रों पर सटीक रूप से व्यवस्थित और जटिल संरचनाओं को बनाने की क्षमता है, जो एकीकृत सर्किट के लिए आवश्यक है। हालांकि, एक महत्वपूर्ण कमी यह है कि नक़्क़ाशी या मिलिंग प्रक्रिया के दौरान क्रिस्टलीय क्षति और सतह दोष उत्पन्न हो जाते हैं, जो सामग्री के गुणों पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं।

UNESCO Nomenclature: 2211
ठोस अवस्था भौतिकी

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • प्रिंटिंग प्रेस का आविष्कार और प्रारंभिक लिथोग्राफिक प्रिंटिंग
  • फोटोग्राफी और प्रकाश संवेदनशील रसायनों का विकास
  • ट्रांजिस्टर का आविष्कार और उसके बाद इलेक्ट्रॉनिक्स में लघुकरण के लिए चलाए गए प्रयास
  • नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं के लिए निर्वात प्रौद्योगिकी और प्लाज़्मा भौतिकी में प्रगति

आवेदन

  • कंप्यूटर माइक्रोप्रोसेसर और मेमोरी चिप्स का निर्माण
  • माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएम) का निर्माण
  • जैवचिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए पैटर्न वाली सतहों का निर्माण
  • सिरेमिक और कंपोजिट के लिए नैनोपॉडर का उत्पादन
  • नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी के लिए सांचों का निर्माण

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: टॉप-डाउन सिंथेसिस, लिथोग्राफी, फोटोलिथोग्राफी, ई-बीम लिथोग्राफी, बॉल मिलिंग, माइक्रोफैब्रिकेशन, सेमीकंडक्टर, एचिंग, नैनोपैटर्निंग, एमईएमएस।

ऐतिहासिक संदर्भ

टॉप-डाउन नैनोमटेरियल संश्लेषण

1962
1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1962
1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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