石墨烯的二维电子特性为其充当导体，晶体管，量子点，分子开关或其他设备的潜力。由于石墨烯显示出弱结合平面，因此无论是与基板接触还是悬浮在自由空间中，传导基本上是二维的。
对于设计这些特性，需要对传导路径的横向限制。一个潜在的重要限制是半导体的纳米替宾。随着色带宽度降低到20 nm以下，带隙会增加到室温热能之上，这为生产具有高on-On-Own电流比率的晶体管打开了门。
创建石墨烯纳米容器
需要一种方法来创建足够窄的缎带以创建产生所需带隙的量子限制。但是，许多用于将石墨烯纳入纳米纤维的技术存在缺点。基于抗性的光刻仅显示了宽度的几十纳米。该过程还使石墨烯上的残留物导致其涟漪，需要额外的清洁步骤。此方法在独立石墨烯中也不可行。扫描探针方法虽然提供高空间分辨率，但也很慢 - 也不能用于独立石墨烯。用传统的基于LMI的FIB的离子铣削无法创建足够狭窄的结构，还对该层产生了重大破坏。
氦离子显微镜 - 离子加工和亚纳米分辨率成像
氦离子显微镜（HIM）具有具有高表面灵敏度的高精度离子加工和亚纳米分辨率成像的能力，以检查在石墨烯中产生的模式。可以将纳米 - 纤维组织加工得足够窄，以深入量子限制状态并保持很长的长宽比。通过石墨烯铣削的剂量比典型图像所需的剂量高两个数量级，因此可以在图案之前和之后直接在显微镜中直接在显微镜中的基于石墨烯的系统进行非破坏性图像。可以使用Orion®和软件接口创建简单的铣削图案；对于更复杂的策略，可以控制光刻图案发生器对梁转向的控制。我们通过强调他进行的研究来说明下面的这些功能。
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Carl ZeissOrion®Plus
新加坡国立大学的丹尼尔·皮卡德（Daniel Pickard）博士已经进行了纳米ribbon的制造。为了获得悬浮的石墨烯，使用了300 nm表面氧化物的硅晶片，并将其蚀刻在直径3 µm的阵列中。通过去角质方法沉积的石墨血小板至单层厚度（即石墨烯）。光学干扰用于确定层计数，尤其是识别石墨烯区域。纳米纤维的直接离子束写写是通过以30 keV束能量为纳米模式生成系统（NPGS，来自JC Nabity光刻系统，Bozeman，Montana）来实现的。
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图1。由氦离子铣削创建的悬挂式纳米纤维。剩下：20 nm宽。正确的：10 nm宽。
图1可视化系统，并显示了两种纳米 - ribbon捏造的结果。该图像是底物中嵌入式之一的自上而下的视图，在这种情况下覆盖有1-3层石墨烯。在左侧，已经创建了300 nm长的缎带，其长度为220 nm，悬挂在凹陷上。它的宽度被编程为20 nm，悬浮的纵横比为11：1。编程的宽度与图像中观察到的灰度最大的一半最大宽度一致。右侧的色带长350 nm，悬挂240 nm。它的宽度为10 nm，悬浮的纵横比为24：1。非常方便的是，可以用与加工它们的相同光束对创建的结构进行良好的信号成像。通过观察到该厚度几乎不透明的观察结果证实了来自显微镜的强表面信号。色带的悬浮部分与底物上方的对比度仅为17％。 With the ability to create such long structures, it is possible then to pattern a nano-ribbon between source and drain contacts to make a functional test device.
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图2。纳米 - 丝带铣削策略的卡通表示。
加工过程的两个方面是离子铣削策略和剂量控制。对于铣削策略，发现在形成过程中最小化丝带上的任何侧向应力至关重要。纳米丝本是由图2的卡通中的两个插槽创建的形成。所选的插槽宽度取决于色带设计的宽度和长度，但已证明宽度为5 nm宽。如果一个插槽在完成另一个插槽后，则丝带断裂。因此，必须通过将整个剂量施加到每个插槽中的相对段来进行铣削。然后将光束定向到下一个切片。该顺序由图2中的数值标签说明。
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图3。用于确定创建纳米纤维所需的离子剂量的加工系列。每个样品指示的剂量，单位为1018离子/厘米2。
过程控制的第二个方面是剂量的。这是通过实验确定的。剂量系列如图3所示。一组色带“梳子”是铣削的，每个梳子都以较高的剂量逐渐增加。在图中，剂量（×1018离子/厘米2）在每个梳子旁边指示。在这种情况下，2.79×1018离子/厘米2需要完全清除梳子。该结构可以在10秒内创建。
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图4。一个5 nm宽的带有60：1纵横比的悬浮石墨烯中的宽带。
一旦定义了加工策略，就可以进一步探索铣削精度。图4显示了仅5 nm宽的纳米替比，该方法创建的60：1的宽度比。由于石墨烯的高强度，也可以创建更复杂的形状。
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图5。一种加工的纳米 - 丝本，已逐步延伸。
在图5中，已经制造了具有可变宽度的色带。末端尺寸接近20 nm的段，然后宽度向下降至10 nm，最终位于中心5 nm。这使得定义以表达不同行为的机器结构成为可能。如果已知石墨烯的方向，则可以产生具有“扶手椅”或“ Zigzag”方向的丝带。可以通过在狭窄的缎带中拥有局部较宽的区域来制造用于研究量子点创建的设备。任何任意的电子传输结构都可以高速加工，具有高空间分辨率，并提供立即检查功能。虽然该申请说明集中在悬浮的石墨烯上，但也直接在基板上的石墨烯证明了铣削。
Orion®Plus功能
纳米精度离子铣削，高空间分辨率成像，还强调了表面细节，使用非抗激素离子物种；光刻图案工具接口。
应用
具有纳米尺度特征的石墨烯层的图案和检查，用于直接处理设备的制造。
此信息已从卡尔·蔡司显微镜GmbH提供的材料中采购，审查和调整。欧洲杯足球竞彩
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