p (PhysOrg.com) - Uma etapa fundamental em muitos processos de nanofabricação é a criação de filmes finos, às vezes apenas uma molécula de espessura, por um método conhecido como deposição de camada atômica. Pesquisadores da Cornell e da Universidade de Tel Aviv desenvolveram uma nova ferramenta para nanofabricantes para testar as propriedades físicas de tais filmes. p Filmes ultrafinos são cada vez mais importantes na construção de microcircuitos. Suas características físicas geralmente determinam seu comportamento eletrônico, bem como sua resistência ao desgaste.

p Os pesquisadores mostraram que pequenos cantiléveres ressonantes - hastes de silício ancoradas em uma extremidade, como um pequeno trampolim - pode determinar a densidade de um filme e seu módulo de Young, uma medida de resistência à flexão. O método oferece várias vantagens sobre outros métodos de medição dessas características de filmes finos, os pesquisadores disseram, e pode ser usado por quaisquer pesquisadores com acesso a recursos de nanofabricação comparáveis ​​aos do Cornell Nanoscale Facility.

p O trabalho foi relatado na edição de 15 de agosto da Journal of Applied Physics pelo associado de pesquisa da Cornell, Rob Ilic, Slava Krylov, conferencista sênior da Universidade de Tel Aviv e ex-professor visitante da Cornell, e Harold Craighead, o C.W. Lake Jr. Professor de Engenharia em Cornell.

p Os pesquisadores da Cornell usaram anteriormente pequenos cantiléveres vibratórios de apenas alguns nanômetros (bilionésimos de metro) de espessura para detectar a massa de objetos tão pequenos quanto um vírus. Assim como uma corda grossa de violão vibra em uma nota mais baixa do que uma mais fina, adicionar massa a uma haste vibratória muda sua frequência de vibração. Revestir a haste com uma película fina adiciona massa detectável, e da massa e espessura do filme, a densidade pode ser determinada.

p O filme também muda a resistência do cantilever à flexão. Para separar essa característica, os pesquisadores compararam as vibrações no plano (lado a lado) e fora do plano (para cima e para baixo). A resistência à flexão em diferentes direções é notavelmente diferente quando a haste vibratória é larga e fina. Quando a seção transversal da haste é quadrada, não há diferença entre o movimento para cima e para baixo e de um lado para o outro.

p Para testar a ideia deles, os pesquisadores fabricaram uma variedade de cantiléveres de seis a 10 mícrons (milionésimos de um metro) de comprimento, 45 nanômetros de espessura e larguras que variam de 45 nanômetros a 1 mícron. Em vários experimentos, eles aplicaram filmes de alumínio, nitreto de alumínio e háfnio de 21,2 a 21,5 nanômetros de espessura até a superfície dos cantiléveres.

p Um feixe de laser focado na base de um cantilever fornece energia para colocá-lo em vibração, e outro laser apontado para o fim mede a vibração. Como um diapasão, cada haste tem uma frequência ressonante na qual vibra, e isso depende das dimensões e características físicas do dispositivo. Comparar a frequência ressonante e alguns de seus harmônicos antes e depois da aplicação de um filme permitiu aos pesquisadores calcular a densidade e o módulo de Young do filme.

p Em muitos experimentos, os cálculos concordam bem com as previsões teóricas e as características dos filmes medidas por outros métodos. Alguns aspectos do método de fabricação dos nanocantilevers podem afetar os resultados, os pesquisadores descobriram, mas eles disseram que a precisão pode ser melhorada.

p O trabalho foi apoiado pela Defense Advanced Projects Research Administration, a National Science Foundation e o estado de Nova York.