3D epitaxní tisk polovodičů pomocí elektronové pinzety

Abstract

Pohyb tekutých kapek je studován v mnoha odvětvích fyziky a manipulace s mikro- a nanoskopickými kapkami nabízí velký potenciál například v nanotechnologiích. V této dizertační práci je k manipulaci s AuGe kapkami na germaniovém substrátu ve skenovacím elektronovém mikroskopu použita nová technika zvaná elektronová pinzeta. Elektronový svazek vytváří v místě dopadu lokální teplotní gradient v substrátu a vyvolává směrovou termomigraci kapek směrem k elektronovému svazku. Navíc bylo ukázáno, že pokud je elektronovou pinzetou posouvána kapka, která současně slouží jako katalyzátor pro růst mikrodrátu metodou vapour-liquid-solid (pára-kapalina-pevná látka; VLS), vznikne horizontální mikrostruktura v místě trajektorie kapky. Optimalizace tohoto procesu kombinujícího elektronovou pinzetu a růst VLS je možné využít k vývoji techniky pro 3D epitaxní tisk polovodičů.Motion of liquid droplets is studied across many subfields of physics and manipulation of micro- and nanoscale droplets on demand holds great promise in e.g., nanotechnology. In this doctoral thesis, a novel technique called electron tweezers is used to manipulate AuGe droplets on germanium substrate in scanning electron microscope. The electron beam exposure creates a local temperature gradient in a substrate and induces a directional thermomigration of droplets nearby. In addition, it was shown that if a droplet catalysing a vapour-liquid-solid (VLS) growth is moved by the electron tweezers during the growth process, a horizontal microstructure is fabricated in the droplet trajectory. Optimizing this process combining electron tweezers and VLS growth can lead to the development of a technique for 3D epitaxial printing of semiconductors.