O princípio do processo de deposição local que é induzido com um feixe de elétrons focalizado (em suma, FEBIP):moléculas de um sistema de injeção de gás são depositadas na superfície da amostra de forma reversível. O feixe de elétrons focalizado dissocia as moléculas de gás adsorvido. Os compostos não voláteis resultantes permanecem permanentemente na amostra.
Os microscópios eletrônicos usam feixes de elétrons focalizados para tornar visíveis objetos extremamente pequenos. Ao combinar o instrumento com um sistema de injeção de gás, as amostras de material podem ser manipuladas e as estruturas de superfície medindo apenas nanômetros de diâmetro podem ser "escritas". Pesquisadores suíços do EMPA, junto com cientistas da EPFL, usou este método para melhorar os lasers.
O laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL) é um laser semicondutor frequentemente usado na transmissão de dados para links de curta distância como Gigabit Ethernet. Esses lasers são muito populares em telecomunicações porque consomem pouca energia e podem ser simplesmente fabricados em volumes de muitas dezenas de milhares em um único wafer. Contudo, esses VCSELs podem apresentar uma fraqueza:por causa da estrutura cilíndrica na qual os lasers são construídos no wafer, a polarização da luz emitida às vezes pode mudar durante a operação. A polarização é uma propriedade de certas ondas, como ondas de luz, e descreve a direção da oscilação. Uma polarização estável é necessária para reduzir erros de transmissão e usar VCSELs em fotônica de silício futura.
A equipe liderada pelo pesquisador da Empa Ivo Utke, junto com cientistas do Laboratório de Física de Nanoestruturas da EPFL, poderia fornecer assistência usando um método chamado FEBIP (processamento induzido por feixe de elétrons focalizado). “Escrevemos estruturas de grade plana nos VCSELs com um feixe de elétrons, ”Diz Utke ao descrever sua solução, “E as grades foram eficazes em estabilizar a polarização.” O estudo foi publicado recentemente na revista científica “Nanoscale” como uma publicação online avançada.
O resultado é uma nanoestrutura - por exemplo, uma grade de polarização em um VCSEL (laser de emissão de superfície de cavidade vertical). Esses são lasers semicondutores freqüentemente usados na transmissão óptica de dados.
Pequena, minimamente invasivo, direto
FEBIP é adequado para prototipagem de nanocomponentes, a fim de resolver questões e problemas específicos em nanoeletrônica aplicada, nanofotônica e nanobiologia. Moléculas de gás adequadas são injetadas perto de uma amostra que já está na câmara de vácuo do microscópio. Estes adsorvem na amostra de forma reversível. O feixe de elétrons focalizado, que normalmente serve para tornar os objetos visíveis, agora, em vez disso, induz reações químicas das moléculas de gás adsorvido, mas apenas no local onde o feixe atinge a superfície. Os fragmentos moleculares não voláteis resultantes permanecem permanentemente na amostra enquanto os fragmentos voláteis são removidos pelo sistema de vácuo. “Com a ajuda de um feixe de elétrons posicionado com precisão, é possível remover ou aplicar estruturas de superfície com precisão nanométrica e em virtualmente quaisquer formas tridimensionais desejadas, ”Explica Utke. “A FEBIP poderá em breve se tornar uma verdadeira plataforma de nanofabricação para prototipagem rápida de nanoestruturas de forma minimamente invasiva, sem a necessidade de um grande investimento de uma sala limpa. ”
