Ядро генерации нанотехнологической маршрутной карты для синтеза (изготовления и тестирования) на НТУ управляющих информационных наносхем на базе ШКТ ( QCA ) и функциональных наносистем

Задание и формирование 2 D топологии наноэлементов

Рассмотрим формирование 2D топологии НЭ на примере НТУ «Алмаз-М», наследнице НТУ «Луч-1», НТУ «Луч-2». Известные недостатки этих НТУ, вызваны отсутствием системы обратной связи по горизонтальным осям XY при грубом Xrough, Yrough и точном Xfine, Yfine сканировании. Поэтому эти НТУ были неспособны не то, что адаптивно скомпенсировать, но даже измерить нелинейность, гистерезис и крип пьезодвигателей. По вертикальной оси Z система обратной связи построена на основе двух цифровых контуров управления контролирующих текущее значение туннельного тока и управляющих точным двигателем Zfine и текущее положение Zfine относительно середины диапазона – Zguard. Однако в качестве модели для проектирования алгоритма нанолитографии эти НТУ вполне адекватны. Особенно если ввести в качестве детали, обеспечивающей 2D обратную связь по горизонтали XY, 2D лазерный интерферометр фирмы Renishaw (www.renishaw.ru, www.renishaw.com) с цифровой микропроцессорной системой управления и интерфейсным программным обеспечением под Microsoft Windows XP и Linux/UNIX. 

Для выполнения нанолитографии выполняется сканирование рельефа поверхности в заданной квадратной области сканирования с удержанием заданного целевого значения туннельного тока I _ Target. Напомним, что сканирование выполняется по 2D матрице точек, в которых PID-регулятор регулирует значение управляющее напряжения на точном двигателе Zfine (через ЦАП1 и ВВУ1), таким образом, чтобы текущее значение туннельного тока (оценка которого через УТТ снимается АЦП1) находилось в минимально возможной окрестности заданного целевого тока, а ошибка стремилась бы к нулю: I _ Current à I _ Target; I _ Error à 0.

Когда заданный режим в данной точке достигнут, то есть, устойчиво выполняется условие I _ Current = I _ Target и I _ Error =0, может быть выполнено нанотехнологическое воздействие на зазор между иглой-зондом и подложкой. В этом зазоре, как и во всём микрореакторе, находится разогретый технологический газ – летучее соединение W (CO)₆ (Mo (CO)₆, Cr (CO)₆) в инертной атмосфере Ar. Выполнение нанотехнологического воздействия – серии электрических импульсов, длинных или коротких, с положительной или отрицательной полярностью и амплитудой в диапазоне [5,0; 50,0] В, повышает вероятность развала летучих молекул разогретого технологического газа с пространственным разделением продуктов этого развала W ⁶⁺ и (CO)^1- (6 штук на одну молекулу) в электрическом поле импульсов. Полярность импульсов должна быть подобрана таким образом, чтобы ионы W ⁶⁺ были направлены в сторону подложки и встретив её поверхность, образовали бы с атомами поверхности химическую связь (с висящими связями, которых на поверхности всегда много, так как поверхность это в сущности большой макродефект кристаллической решётки или даже аморфного твёрдого тела). В той же полярности ионы (CO)^1- (6 штук на одну молекулу) будут направлены в другую сторону – от подложки и будут выведены из микрореактора в вытяжку (через дожигатель для детоксикации).

Для того, что бы указать серверной части СПОПО НТУ «Алмаз-М», в каких именно точках 2D матрицы сканирования необходимо выполнять нанотехнологическое воздействие, в памяти хост-ПЭВМ №1 (HOST0) заводится дополнительная служебная 2 D матрица, которая играет роль шаблона нанолитографии (рис.40, рис.50, рис.51). Она имеет туже размерность, что и 2D матрица сканирования, но состоит исключительно из нулей и единиц – [0;1].

· В тех точках 2D матрицы сканирования, где нанотехнологического воздействия выполнять ненужно – ставятся нули «0».  

· В тех точках 2D матрицы сканирования, где нанотехнологические воздействия выполнить необходимо – ставятся единицы «1».

       Итак, при работе НТУ «Алмаз-М» в режиме нанолитографии серверная часть СПОПО НТУ «Алмаз-М» (рис.58), работающая на хост-ПЭВМ №1 (HOST0), получив по именованному каналу запрос клиентской части СПОПО НТУ «Алмаз-М» (рис.59), которая работает на хост-ПЭВМ №2 (HOST1) и управляет термодинамическими параметрами среды в микрореакторе, выполняет нанолитографию. Нанолитография суть сканирование рельефа в заданной квадратной области с нанотехнологическими воздействиями в тех точках 2 D матрицы скана, в которых служебная 2 D матрица имеет значение «1». В тех же точках 2D матрицы скана, в которых служебная 2 D матрица имеет значение «0», нанотехнологического воздействия не выполняется.

Скорость нанолитографии.