Jumat, 12 Desember 2008

Pengukuran Tekanan dalam Ukuran Nano

Para peneliti di National Institute of Standards and Technology (NIST) telah mendemonstrasikan kemampuan mereka untuk mengukur tegangan tingkat rendah di permukaan seluas hanya 10 nanometer di permukaan semikonduktor.

Tegangan mekanis di semikonduktor dan peralatan lainnya disebabkan oleh atom di lapisan kristal yang ditekan atau diregangkan sehingga bergeser dari posisi semula, sebuah fenomena yang rumit walau tidak selalu berbahaya. Tekanan pada permukaan dasar dari dioda pemancar cahaya dan laser dapat mengubah warna yang dihasilkan dan mengurangi daya tahan peralatan. Di sisi lain, tekanan sengaja diberikan pada sirkuit mikro canggih karena apabila diaplikasikan secara benar, proses ini dapat meningkatkan kecepatan transistor tanpa menimbulkan perubahan pada rancangan peralatan. "Technology tekanan memampukan industri semikonduktor untuk meningkatkan kemampuan peralatan-peralatan melebihi dari apa yang diharapkan dari bahan-bahan yang tersedia saat ini," ujar fisikawan peneliti NIST, Robert Cook, "sehingga dapat menghindari masalah-masalah dalam hal teknis dan biaya yang berkaitan dengan menggunakan bahan yang berbeda."

Kedua tekanan yang baik dan buruk (bagi semikonduktor − red) perlu diukur jika keduanya hendak dikontrol oleh perancang peralatan. Dengan semakin kecilnya ukuran sirkuit mikro, pengukuran ini semakin sulit dilakukan − terutama karena dua metode pengukuran tekanan yang umum digunakan memberikan hasil yang berbeda. Metode pertama, electron back scattered diffraction (EBSD), mengukur tekanan dengan mengamati pola difraksi electron yang dipancarkan kembali oleh permukaan kristal. Metode kedua, confocal raman microscopy (CRM), mengukur perubahan frekuensi dari photon yang berinteraksi dengan ikatan atom dalam kristal − pergeseran yang perubahannya tergantung dari besarnya tekanan pada ikatan-ikatan atom. Kelompok dari NIST menggunakan kedua instrumen yang telah dimodifikasi dengan ketelitian yang lebih tinggi pada serangkaian pengukuran untuk mengatasi masalah perbedaan dalam hasil pengukuran.

Mereka menemukan bahwa masalah utamanya adalah kedalaman penetrasi dari kedua metode. Pancaran elektron hanya mengenai 20 atau 30 nanometer dari permukaan material, menurut Cook, sementara laser yang dihasilkan oleh photon dalam CRM dapat menembus sampai skala micrometer atau lebih. Para peneliti NIST menemukan bahwa dengan memvariasi panjang gelombang dari photon Raman dan memposisikan focus dari mikroskop, mereka dapat memilih kedalaman yang diukur oleh teknik Raman − dan ketika CRM diubahsuai untuk lapisan-lapisan teratas dari kristal, hasil pengukuran mendekati hasil pengukuran EBSD.

Instrument NIST juga menunjukkan potensi penggunaan kombinasi kedua metode untuk menciptakan pengukuran tekanan pada silicon dalam skala nano yang terpercaya yang memungkinkan pengembang peralatan untuk mengoptimasi penggunaan bahan dan proses. EBSD, walaupun terbatas pada tekanan di permukaan, dapat mengukur dengan resolusi sampai 10 nanometer. Resolusi CRM sekitar 10 kali lebih besar, akan tetapi metode ini dapat menghasilkan profil tekanan di permukaan yang lebih dalam.

Sumber

National Institute of Standards and Technology (NIST) (2008, November 25). 'Stress Tests' Probe Nanoscale Strains In Materials. ScienceDaily. Retrieved November 26, 2008, from http://www.sciencedaily.com

(dikutip dari: Amsal Sihombing, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=233)

Tidak ada komentar: