Il principio del processo di deposizione locale indotto con un fascio di elettroni focalizzato (in breve, FEBIP):le molecole di un sistema di iniezione di gas si depositano sulla superficie del campione in modo reversibile. Il fascio di elettroni focalizzato dissocia le molecole di gas adsorbite. I composti non volatili risultanti rimangono permanentemente sul campione.
I microscopi elettronici utilizzano fasci di elettroni focalizzati per rendere visibili oggetti estremamente piccoli. Combinando lo strumento con un sistema di iniezione di gas, è possibile manipolare campioni di materiale e "scrivere" strutture superficiali che misurano solo nanometri. Ricercatori svizzeri all'EMPA, insieme a scienziati dell'EPFL, utilizzato questo metodo per migliorare i laser.
Il laser a emissione superficiale di cavità verticale (VCSEL) è un laser a semiconduttore che viene spesso utilizzato nella trasmissione di dati per collegamenti a breve distanza come Gigabit Ethernet. Questi laser sono molto popolari nelle telecomunicazioni perché consumano poca energia e possono essere semplicemente fabbricati in volumi di molte decine di migliaia su un singolo wafer. Però, questi VCSEL possono presentare un punto debole:a causa della struttura cilindrica in cui i laser sono costruiti sul wafer, la polarizzazione della luce emessa a volte può cambiare durante il funzionamento. La polarizzazione è una proprietà di certe onde, come onde luminose, e descrive la direzione dell'oscillazione. È necessaria una polarizzazione stabile per ridurre gli errori di trasmissione e per utilizzare i VCSEL nella futura fotonica del silicio.
Il team guidato dal ricercatore Empa Ivo Utke, insieme agli scienziati del Laboratorio di Fisica delle Nanostrutture dell'EPFL, potrebbe fornire assistenza utilizzando un metodo chiamato FEBIP (elaborazione indotta da fascio di elettroni focalizzato). “Abbiamo scritto strutture a reticolo piatto sui VCSEL con un fascio di elettroni, ” dice Utke nel descrivere la loro soluzione, "e i reticoli sono stati efficaci nello stabilizzare la polarizzazione". Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica "Nanoscale" come pubblicazione online avanzata.
Il risultato è una nanostruttura, ad esempio un reticolo di polarizzazione su un VCSEL (laser a emissione di superficie a cavità verticale). Si tratta di laser a semiconduttore frequentemente utilizzati nella trasmissione di dati ottici.
Piccolo, minimamente invasivo, diretto
FEBIP è adatto alla prototipazione di nanocomponenti, al fine di risolvere questioni e problemi specifici nella nanoelettronica applicata, nanofotonica e nanobiologia. Molecole di gas adatte vengono iniettate vicino a un campione che è già nella camera a vuoto del microscopio. Questi si adsorbono sul campione in modo reversibile. Il fascio di elettroni focalizzato, che normalmente serve a rendere visibili gli oggetti, ora invece induce reazioni chimiche delle molecole di gas adsorbite, ma solo nel punto in cui il raggio colpisce la superficie. I frammenti molecolari non volatili risultanti rimangono quindi permanentemente sul campione mentre i frammenti volatili vengono rimossi dal sistema sotto vuoto. “Con l'aiuto di un fascio di elettroni posizionato con precisione, è possibile rimuovere o applicare strutture superficiali con precisione nanometrica e praticamente in qualsiasi forma tridimensionale desiderata, ” spiega Utke. “FEBIP potrebbe presto diventare una vera piattaforma di nanofabbricazione per la prototipazione rapida di nanostrutture in modo minimamente invasivo, senza richiedere il grande investimento di una camera bianca.”
