ساخت فیلم‌های نازک با ضخامت یک مولکول با روش جذب لایه‌ی اتمی یکی از مراحل کلیدی در فرایند تولید نانوادوات است. پژوهشگران دانشگاه کرنل ابزاری ساخته‌اند که می‌تواند خواص فیزیکی این فیلم‌ها را اندازه‌گیری کند.
بررسی فیلم‌های نازک با استفاده از نانومیله‌های نوسانی
ساخت فیلم‌های نازک با ضخامت یک مولکول با
روش جذب لایه‌ی اتمی یکی از مراحل کلیدی در فرایند تولید نانوادوات است.
پژوهشگران دانشگاه کرنل ابزاری ساخته‌اند که می‌تواند خواص فیزیکی این فیلم‌ها
را اندازه‌گیری کند. این ابزار یک تیرک نوسانی است که با اعمال فیلم نازک
روی آن، دچار تغییرات نوسانی می‌شود که با محاسبه‌ی این تغییرات می‌توان
خواص فیزیکی فیلم نازک را اندازه‌گیری کرد.
اهمیت استفاده از فیلم‌های نازک در ساخت میکرومدارات در حال افزایش است.
خواص فیزیکی این مواد تعیین‌کننده‌ی رفتار الکترونیکی و مقاومت در برابر
خستگی است.
پژوهشگران نشان دادند که می‌توان با استفاده از یک تیرک نوسان‌کننده‌ی
دانسیته‌ی فیلم، مدول یانگ و مقاومت در برابر خمش را اندازه‌گیری کرد. این
تیرک یک میله‌ی سیلیکونی است که انتهای آن به یک تیرک بزرگ‌تر چسبیده و
چیزی شبیه تخته‌ی شیرجه‌ی استخر را ایجاد کرده‌است.
محققان معتقدند که روش ابداعی آنها نسبت به
روش‌های رایج برای توصیف مشخصات فیلم‌های نازک از مزایای بسیاری برخوردار
است.
دانشمندان دانشگاه کرنل پیش از این از دیرک‌های نوسانی بسیار کوچک با دامنه‌ی
نوسان چند نانومتر، توانسته بودند که وزن اجسام بسیار کوچک در حد ویروس را
اندازه‌گیری کنند. با افزوده شدن یک جسم به این تیرک، همانند سیم‌های گیتار،
فرکانس نوسان در آن تغییر می‌کند. پس از پوشاندن این تیرک با یک فیلم نازک،
می‌توان جرم آن را به دست آورد. با داشتن ضخامت و جرم فیلم، می‌توان
دانسیته‌ی آن را محاسبه کرد.
این فیلم موجب تغییر مقاومت تیرک در برابر خم شدن می‌شود. برای بررسی این
ویژگی دانشمندان از مقایسه‌ی نوسانات به‌صورت کنار هم یا روی هم استفاده
کردند. زمانی که تیرک نوسانی عریض و نازک باشد، مقاومت در برابر خمش آن در
جهت‌های مختلف متفاوت خواهد بود. زمانی که سطح مقطع تیرک دایره‌ای باشد،
تفاوتی میان حرکت بصورت جانبی یا بالا به پایین وجود نخواهد داشت.
برای انجام این تست، محققان تیرک‌هایی با ابعاد مختلف ساختند. طول آنها از
۶ تا ۱۰ میکرون، ضخامت ۴۵ نانومتر، عرضی بین ۴۵ نانومتر تا ۱ میکرون
داشتند. در آزمایش‌های مختلف، آنها فیلم‌های نازکی از جنس آلومینیوم،
نیترید آلومینیوم و هافنیوم به ضخامت‌های ۲۱٫۲ تا ۲۱٫۵ نانومتر روی سطح
دیرک نشست دادند. با استفاده از یک لیزر سطح تیرک گرم و موجب نوسان روی آن
می‌شود و لیزر دیگری مقدار نوسان را اندازه‌گیری می‌کند. هر تیرک، متناسب
با ابعاد و خواص مکانیکی خود، دارای فرکانس نوسان خواص خود است. با مقایسه‌ی
این نوسانات می‌توان دانسیته و مدول یانگ را برای هر فیلم اندازه‌گیری کرد.
نتایج این تحقیق در شماره‌ی ۱۵ آگوست نشریه‌ی Journal of Applied Physics
چاپ شده‌است.
