Fyzikální ústav Akademie věd ČR

V laboratoři Diamantových vrstev a uhlíkových nano-struktur disponujeme dvěma unikátními depozičními systémy: Aixtron P6 a nový Roth & Rau AK 400 – určenými pro technologii „mikrovlnnou plazmou podpořená chemická depozice z par“ (microwave plasma assisted chemical vapor deposition). V současnosti se systém Aixtron P6 používá na růst nanokrystalických diamantových (NCD) vrstev (obr. 1).

Obr. 1: Depozičními systémy Aixtron P6 s elipsoidným rezonátorem (instalován v roce 2002) a velkoplošný systém AK 400 (instalován v roce 2008) v konfiguraci s lineárními anténami (toho času unikátní prototyp v rámci ČR).

Velikost krystalků diamantu je v rozmezí 20-200 nm a tloušťka NCD vrstvy je typicky 0,1 – 1 mikrometr. NCD vrstvy vykazují optické vlastnosti podobné přírodním diamantům. Z elektronického hlediska, NCD vrstvy jsou dostatečně kvalitní k realizaci FET tranzistorů nebo jednoduchých senzorových struktur citlivých na plyn jako např. fosgen. Selektivně definované povrchy diamantu zakončené alternujícími vzory vodíku a kyslíku indukovaly selektivní růst lidských buněk (např. osteoblastů). Z hlediska přípravy nanostrukturovaného povrchu se dosáhl významný pokrok v cílené tvorbě diamantových nanosloupků a jiných povrchových nanostruktur (obr. 2). V rámci širších aktivit týmu diamantové technologie je snaha implementace NCD vrstev pro interdisciplinární použití jako jsou bio-nano-technologie s cílem studia rozhraní polovodičových materiálů s bio-molekulami. Při řešení již běžících projektů, na kterých spolupracujeme s jinými odděleními FZU, se snažíme:

• vyvinout velkoplošnou depozici NCD vrstev a jiných uhlíkových struktur (uhlíkové nanotrubky, diamantové nanosloupky)
• systematicky optimalizovat technologické kroky (depozice, plazmatické leptání, litografie atd.)
• zvládnout lokální navázaní (bio) molekul k povrchu NCD vrstev fotochemickou stimulací
• studovat interakce diamantových povrchů s dalšími atomy a molekulami (DNA, proteiny)
• realizovat prototyp (bio) elektronického senzorů.

Obr. 2: Snímek diamantových nanosloupků ze skenovacího elektronového mikroskopu (vpravo snímek v řezu). Diamantová vrstva byla leptaná reaktivní plasmou. Jako maska byly při leptání použity nanočástice niklu.