Deep-reactive ion etching of silicon nanowire arrays at cryogenic temperatures
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Le résumé fourni par la source
The pursuit of sculpting materials at increasingly smaller and deeper scales remains a persistent subject in the field of micro- and nanofabrication. Anisotropic deep-reactive ion etching of silicon at cryogenic temperatures (cryo-DRIE) was investigated for fabricating arrays of vertically aligned Si nanowires (NWs) of a large range of dimensions from micrometers down to 30 nm in diameter, combined with commonly used wafer-scale lithography techniques based on optical, electron-beam, nanoimprint, and nanosphere/colloidal masking. Large selectivity of ∼100 to 120 and almost 700 was found with resists and chromium hard masks, respectively. This remarkable selectivity enables the successful transfer of patterned geometries while preserving spatial resolution to a significant extent. Depending on the requirements by applications, various shapes, profiles, and aspect ratios were achieved by varying process parameters synchronously or asynchronously. High aspect ratios of up to 100 comparable to the best result by metal-assisted wet-chemical etching and sub-μm trenches by DRIE were obtained with NW diameter of 200 nm, at an etch rate of ∼4 μm/min without being collapsed. At the same time, low surface roughness values were maintained on the NW top, sidewall, and bottom surface of ∼0.3, ∼13, and ∼2 nm, respectively, as well as high pattern fidelity and integrity, which were measured using angle-resolved Fourier microscopy, combined atomic force, and scanning electron microscopy on selected NWs. This work establishes the foundation in the controllable development of Si nanoarchitectures, especially at sub-100 nm structures, for energy-harvesting and storage, damage-free optoelectronics, quantum, photovoltaics, and biomedical devices.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Deep-reactive ion etching of silicon nanowire arrays at cryogenic temperatures
- Date Crossref
- 17/04/2024
- Éditeur
- AIP Publishing
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Technische Universität Braunschweig pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire National de Métrologie et d'Essais pays non établi dans la noticeInstitution
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Quantum Design (Germany) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Danish Academy of Technical Sciences pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
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Danish National Metrology Institute pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Centre National de la Recherche Scientifique pays non établi dans la noticeOrganisme public
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École Polytechnique CNRS pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Sorbonne Université pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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VSL National Metrology Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Physikalisch-Technische Bundesanstalt pays non établi dans la noticeOrganisme public
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University of Münster Institute of Materials Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Technische Universität Braunschweig, Laboratoire National de Métrologie et d'Essais et Quantum Design (Germany), avec 9 autres affiliations.
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