کاربرد نانو پلاسمونیک در ساخت مدار های مجتمع و سایر دستگاه های الکترونیکی

نانو لیتوگرافی پلاسمونی با سرعت بالا با وضوح نیمه گام 22 نانو متر با استفاده از تمرکز پلاسمون چند مرحله ای از طریق پلاسمون های سطحی انتشار نسبتا کم متمرکز شده و بعدا به پلاسمون های موضعی تبدیل می شود. این اجازه می دهد تا انتقال بسیار کارآمد و تمرکز نقطه نزدیک میدان را که کلید بهبود توان ، برای یک قدرت لیزری معین است ، با افزایش سرعت اسکن و/یا استفاده از تعداد الگوی موازی ، امکان پذیر کند.

در اصل ، نانو لیتوگرافی پلاسمونی با سرعت بالا با وضوح نیمه گام (22 نانومتر) به ما اجازه می دهد تا ادوات نانو الکترونیکی تولید شود که می تواند ویفر 12 اینچی را در عرض چند دقیقه ایجاد کند. این با فوتولیتوگرافی معمولی در سطح تولید قابل مقایسه است اما در وضوح بسیار بالاتر از اندازه 22 نانو متر نیمه گام. این طرح جدید هزینه کم را امکان پذیر می کند ، تولید در مقیاس نانو بدون ماسک با کارایی بالا با چند مرتبه توان بالاتر از روش های معمولی بدون ماسک. ممکن است با استفاده از طول موج کوتاهتر نانو لیتوگرافی پلاسمونی و مکانیزم های هدایت ، مقیاس مستمر را به اندازه گره کوچکتر از 22 نانو متر برساند و مسیری امیدوارکننده را برای لیتوگرافی نسل بعدی برای تولید نیمه هادی باز کند. علاوه بر این ، در ذخیره سازی داده های مغناطیسی نسل بعدی ، که به عنوان ادوات و افزاره های نانو الکترونیک با کمک حرارت و رسانه با الگوی نانو بیت شناخته می شود ، پتانسیل بالایی دارد تا در آینده ظرفیت دو مرتبه بالاتر داشته باشد.

کاربرد نانو لیتوگرافی ساخت مدارهای مجتمع و سایر دستگاه های الکترونیکی است که در آن لیتوگرافی نوری گسترده است. علاوه بر این ، انواع مختلفی از تکنیک های نانو لیتوگرافی در فعالیت های تحقیقاتی با هدف الگوسازی مواد و تحقق نمونه اولیه و دستگاه های اثبات مفهوم استفاده می شود.روش های کاربرد نانو لیتوگرافی روی یک بستر اسپین با توجه به فعل و انفعالات خاص بین این پلیمرها و بستر  ، در شرایط خاص ، دو نوع پلیمر تمایل به ایجاد الگوی در هم تنیده میشود ، یک نظم محلی بین هر دو پلیمر وجود دارد و دامنه هایی مانند نانوسیم را با دوره ای در محدوده 50 نانومتر تشکیل می دهد. این الگو بسیار مفید خواهد بود اگر متعاقبا کاربرد نانو لیتوگرافی که پس از فرود روی لایه  به دلیل تحرک نفوذ کمتر  ، تمایل به تجمع در بالای پلیمر دارد. بنابراین ساختار نازک زیرین داربست پلیمری را دنبال می کند که بدون اختلال در طول میکرون های مختلف گسترش می یابد. با این حال ، نانوسیم های شکل گرفته برخی ویژگی های ناخواسته را به عنوان نگاهی دقیق تر  آشکار می کند ناهمواری قابل توجهی در ساخت نانو سیمها مشاهده می شود ، همچنین نانو سیمها در نقاط خاصی قطع می شوند و از شکل مستقیم انحراف می یابند ، که همه آنها به طور معمول منشاء وخامت خواص فیزیکی نانو سیم ها هستند. علاوه بر این ، سفارش دوربرد آرایه نانو سیم های ساخته شده به دنبال این استراتژی به دست نمی آید ، که در کاربرد های خاصی مانند صنایع نیمه هادی ضروری است.

تغیرات اندک در دی الکتریک اطراف نانو حجم، بر روی تشدید پلاسمون های سطحی اثر می گذارد، به طوری که این تغییرات خود را در میزان پرتو پراکنده شده ، پرتو جذب شده و یا تغییر طول موج آن نشان می دهد.

در ساختمان تشکیل دهنده نانو ساختار های (نانو پلاسمونیک)  حجم ایجاد شده میدان الکترومغناطیسی به صورت موضعی ، فشرده و بهبود یافته است. نانو ساختار به عنوان هر ساختار با یک یا چند بعد تعریف می شود و در محدوده مقیاس نانو متر اندازه گیری می شود.نانو ساختار ها به مواد یا سازه هایی اطلاق می شوند که حداقل یک بعد بین 1 تا 100 نانو متر داشته باشند.اهمیت مقیاس نانو در تغییر خواص و ویژگیهای مواد در این ابعاد است. خواصی مانند رسانایی الکتریکی، خواص الکترو مغناطیسی و غیره. شروع تغییر خواص مواد با کوچکسازی آن بیش از هر چیز به نوع ماده و خاصیت مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده، عموما برخی از خواص  الکترو مغناطیسی نانو مولکولی مواد مانند رسانایی ذرات نانو در مواد بهبود مییابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمیافتد و ممکن است استحکام مادهای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده توده ای بزرگ مقیاس باشد. با استفاده از مشخصه های اپتیکی می توان این تغییرات را اندازه گیری کرد. نوسان الکترون های سطحی و میدان الکتریکی اطراف آنها را در تشدید پلاسمون های سطحی موضعی نشان می دهد.

به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده نانو ساختار های (نانو پلاسمونیک)  ، عموما برخی از خواص مکانیکی مواد مانند استحکام بهبود مییابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمیافتد و ممکن است استحکام مادهای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده تودهای بزرگ مقیاس باشد. از طرفی تغییر برخی خواص همانند رنگ و خواص مغناطیسی ممکن است در ابعاد تنها چند نانومتر رخ دهد.

نانو پلاسمونیک بر اساس فرآیند بر هم کنش بین امواج الکترو مغناطیسی و الکترون های رسانش در فلزات با ابعاد نانو بیان شده است، به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون ها در عبور از فلزات میباشد  و نتیجه گرفت این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون های آزاد فلز می شود و آن را پلاسمون نامید. این نانو ساختار ها متشکل از فلز و دی الکتریک می باشد که ابعاد آنها زیر طول موج تحریکی ( طول موج پرتویی که باعث تحریک امواج پلاسمونیک می شود) قرار دارد. تقسیم بندی این علم نوپا به دو حوزه پلاسمون های سطحی موضعی و پلاسمون پلاریتون های سطحی هر یک به طور اجمالی معرفی می شود.در پلاسمون های سطحی موضعی اساس برهم کنش ها نانو ذرات می باشد که به بررسی خواص آنها در تحریک این مد از امواج پلاسمونیک پرداخته شده است. در پلاسمون پلاریتون های سطحی با معرفی بنیاد کاری آنها فرمول بندی میدانی آن و چگونگی گذشتن از حد پراش توسط این ساختار ها وجود دارد.با رویکرد تکنولوژی به سمت تجمع مدارات الکترونیک نوری، مشکلات ساخت و پدیده هایی که به جلوگیری از فشرده سازی بیشتر ساختار کمک می کرد، باعث شد تا استفاده از ساختارهای پلاسمونیک و امواج پلاسمونیک مورد بررسی و استفاده قرار بگیرد. این نانو ساختار ها متشکل از فلز و دی الکتریک می باشد که ابعاد آنها زیر طول موج تحریکی ( طول موج پرتویی که باعث تحریک امواج پلاسمونیک می شود) قرار دارد.

پلاسمونیک بر اساس فرآیند برهم کنش بین امواج الکترومغناطیسی و الکترون های رسانش در فلزات با ابعاد نانو بیان شده است. به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون ها در عبور از فلزات میباشد  و نتیجه گرفت این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون های آزاد فلز می شود و آن را پلاسمون نامید. دلیل این نام گذاری شباهت این نوسانات الکترون ها با نوسان های ذرات محیط پلاسما بود. به اصطلاح عبارت پلاریتون را برای نوسان الکترون های مقید فلز در حالت جفت شدگی با فونون های پرتو فرودی به کار میرود. نام پلاریتون برای شبه ذراتی که نیم ماده و نیم فوتون بودند، بکار گرفته شد که حالت تزویج شده بین یک فوتون پرتو تحریک کننده ابتدایی و الکترون های رسانش فلز است و اصطلاح پلاسمون پلاریتون (Plasmon Polariton) برای بیان علت تزویج شده بین یک فوتون و یک پلاسمون است.