Op zoek naar het erg kleine: zien van atomen

1,103 views

Published on

Een presentatie over nanotechnologie door Dr. Van Dyck (UA)

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,103
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
23
Actions
Shares
0
Downloads
10
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide
  • Op zoek naar het erg kleine: zien van atomen

    1. 1. Op zoek naar het erg kleine: zien van atomen Prof. D. Van Dyck Vice-rector onderzoek Universiteit Antwerpen [email_address]
    2. 2. Wat is nanotechnologie?
    3. 3. Nano: hoe klein?
    4. 4. Nano: hoe klein?
    5. 5. Computer Chips
    6. 6. Schaling naar CMOS Technolog ie TEM. F. H. Baumann 60 nm WSix Poly-Si p+ source p+ drain n channel 182 monolayers channel 1.2 nm Gate Oxide ~ 5 Si Atoomdikte
    7. 7. 0 1 2 3 4 5 6 0 50 100 150 200 250 300 Zuurstof dikte (nm) Gate Zuurstof dikte (nm) Technology Generation (nm) 1998 1997 Bell Labs Research In 1997 was een zuurstofkanaal 20 silicium atomen dik. In 2008, zal een zuurstofkanaal 5 siliciumatomen dik zijn, . . . en minstens 2 v.d. 5 atomen zullen op het grensvlak liggen Naar atomaire schaal zuurstofkanalen 1997 1999 2003 2008 Lucent Technologies Bell Labs Innovations
    8. 8. Nanotechnologie <ul><li>Top down: nano-electronica naar onder schalen </li></ul><ul><li>Bottom-up: kenmerken en functionaliteit op verzoek, atoom per atoom opbouwen </li></ul><ul><li>Multi- en interdisciplinair: fysica, biologie, scheikunde, electronica </li></ul><ul><li>Uitdagingen </li></ul>
    9. 9. Bottom-up vs. top down
    10. 10. Bottom up aanpak “ The best way to predict the future is to invent it.” -Alan Kay
    11. 11. Nanotechnologie: nu! <ul><li>Roadmaps </li></ul><ul><li>Nieuwe instrumenten, uitrusting </li></ul><ul><li>Verbeterde productie/technologie </li></ul><ul><li>Hoge performantie structuren </li></ul><ul><li>Theorie (quantum mechanica) </li></ul><ul><li>Computer modellering </li></ul>
    12. 12. Technologische revoluties <ul><li>1730-1830: </li></ul><ul><ul><li>Dominerende technologie: stoommachine </li></ul></ul><ul><ul><li>Wetenschap: mechanica, thermodynamica </li></ul></ul><ul><li>1830-1930: </li></ul><ul><ul><li>Dominerende technologie : electriciteit </li></ul></ul><ul><ul><li>Wetenschap: electro-magnetisme </li></ul></ul><ul><li>1930- </li></ul><ul><ul><li>Dominerende technologie : (micro) electronica </li></ul></ul><ul><ul><li>Wetenschap : vaste stof physica, quantum mechanica </li></ul></ul><ul><li>Nanotechnologie? </li></ul>
    13. 13. Impact van nanotechnologie <ul><li>Materialen en processen: coatings </li></ul><ul><li>Nano electronica, computer technologie, nano robotica: transistors </li></ul><ul><li>Geneeskunde, biotechnologie, genetica: DNA sensors </li></ul><ul><li>Ruimte, automobiel: zonnecellen </li></ul><ul><li>Milieu, landbouw, energie: intelligentie </li></ul><ul><li>Scheikunde: katalysators </li></ul>
    14. 14. Halfgeleiders: LED © Benny Van Daele, [email_address] InGaN/GaN
    15. 15. Technologie: LED’s
    16. 16. Nano buisjes
    17. 17. SWNT on Au
    18. 18. Nano transistors
    19. 19. Gefocusseerde kankerbehandeling
    20. 20. Theorie en experiment Experimenten Theorie x y 20 pm Al, bistable Al Cu Kwantificatie van kolomposities Scheikunde (Z-contrast beeld) Structuur (Electron Uittreegolf) Al, bistable Cu Al Charge Density Cu First principles electronische structuurberekeningen J. Plitzko, G. Campbell (LLNL), G. Duscher (ORNL), C. Kisielowski (LBNL), 2002
    21. 21. AFM microscoop
    22. 22. STM microscoop
    23. 23. Atomen zien ....
    24. 24. licht Lichtbron glas lucht Condenser lens sample Objectief lens Intermediair beeld Projecterende lens Finaal beeld Optische microscoop
    25. 25. http://www.cellsalive.com/ Optische microscoop
    26. 26. hair virus atom cm mm µm nm Å 10 -2 10 -3 10 -6 10 -9 10 -10 (m) <ul><li>Typische resoluties voor verschillende microscopen </li></ul>Resolutie Eye OM SEM SPM TEM
    27. 27. Final image Electromagnetic Condenser lens sample E.M. objective lens Intermediate image E.M. projecting lens Electronenmicroscopie <ul><li>Electronenmicroscoop </li></ul>filament cathode anode Fotografische plaat Fluorescent scherm <ul><li>Lichtgolven </li></ul>electron golven
    28. 28. Resolutie golflengte
    29. 29. Resolutie electronen Electronen zijn tegelijkertijd deeltjes en golven licht = energie licht=materie E.M. + - - - - - energie = materie
    30. 30. Final beeld Electromagnetische Condenser lens sample E.M. objective lens Intermediair beeld E.M. projecting lens electromagnetische lenzen <ul><li>Glas lenzen </li></ul><ul><li>Vacuum </li></ul>Electronenmicroscopie <ul><li>Electronenmicroscoop </li></ul>filament cathode anode <ul><li>Licht </li></ul>electronen Fotografische plaat Fluorescent scherm
    31. 31. diffraction Electronenmicroscopie electronenbron diffraction (reciprocal space ) beeld (up to 10 6 ) monster energie-verlies spectrometer (inelastische verstrooiing) beeldvormend systeem belinchtingssysteem
    32. 32. Scanning Electronenmicroscopie, HREM, spectroscopie A STEM / HRTEM : Tecnai G 2 <ul><li>Upgrade to HRTEM/STEM @ NCEM in 2002 </li></ul><ul><ul><li>Eerste instrument van deze soort in de US </li></ul></ul><ul><li>Sonde grootte 0.13 nm (momenteel bij NCEM: ~1 nm) </li></ul><ul><li>Energie resolutie: 200 - 300 meV (currently: ~1eV) </li></ul><ul><li>Informatielimiet : < 0.1 nm @ 200 kV </li></ul><ul><li>Fasecontrast & Z-Contrast & Spectroscopie </li></ul>N. Browning, C. Kisielowski, LDRD, 2002-2003 spoelen Monster Gefocusseerde e-bundel HAADF Detector Beeld filter <ul><li>Huidige technologie </li></ul><ul><li>HAADF-image </li></ul><ul><li>Locaal energie spectrum </li></ul><ul><li>Dislocatie in GaN [0001] </li></ul><ul><li>0.2 nm </li></ul>
    33. 33. Halfgeleiders © Steven Hens
    34. 34. Diamant CVD films © Bert Willems, [email_address]
    35. 35. Focus variatie methode
    36. 37. Copper-segregated  5 boundary in Al[001]. (Courtesy of C. Kisielowski et al.)
    37. 38. Meyer R.R. et al., Science 289 (2000), 1324-1326.
    38. 39. Resolutie golflengte

    ×