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Modification of Aromatic Self-Assembled Monolayers by Electron Irradiation

Yildirim, Can

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Abstract

Der Effekt von Elektronenbestrahlung an selbstorganisierende Monolagen (SAMs) von aromatischen Thiolen mit stabförmigen oligophenyl, acene und oligo(phenylen ethinylen) (OPE) Rückgrat, bestehend aus einem bis drei Phenyl Ringen, wurde mit einem besonderen Fokus auf die Entwicklung von strahleninduzierten Prozessen und die Eigenschaften von diesen Filmen als Negativresist in Elektronenlitographie untersucht. Bereits in einem frühen Stadium der Bestrahlung, zeigten alle untersuchten Filme ein ähnliches Verhalten mit einer klaren Dominanz von Quervernetzung. Die Wirkungsquerschnitte für die Modifikation der SAM Matrix und der Beschädigung der SAM-Substrat Grenzfläche wurden mittels einer Primärelektronenenergie von 50 eV bestimmt, welche häufig für die Herstellung von Kohlenstoff-Nanomembranen (KNMs) verwendet wird. Die ermittelten Werte sind ähnlich in innerhalb eines Prozesses und unterscheiden sich nur geringfügig für die verschiedenen Rückgraten. Die zwei-Ring Systeme zeigten mit einer optimalen Dosis von 10-20 mC/cm² bei 0.5-1 keV die beste Eignung als lithographischer Resist. Die Leistung der ein-Ring und drei-Ring Systeme wurde durch die geringere Anzahl an Quervernetzungen und den hohen Widerstand der Ausgangsschichten gegen die Ätzlösungen beeinträchtigt. Ein weiterer Prozess, welcher mit auf die schlechte lithographische Leistung der drei-Ring Systeme zurückgeführt werden kann, aber auch bei den zwei-Ring Systemen bei einer hohen Dosis auftrat, war das spontane Ablösen der quervernetzen SAMs innerhalb der bestrahlten Flächen in Form von KNMs. Aus den lithographischen Daten wurden der Wirkungsquerschnitt und die strahleninduzierte Quervernetzung ermittelt und in Zusammenhang mit Rückstreuung und Sekundärelektronenausbeute diskutiert. Für die drei-Ring Systeme wurde zum ersten Mal die Herstellung von KNMs aus SAMs mit OPE Rückgrat gezeigt. Zusätzlich zu den oben genannten Experimenten wurden die elektrischen Transporteigenschaften von den hergestellten SAMs nach Elektronenbestrahlung (50 eV) untersucht. Die Two-Terminal Junction Methode wurde dafür verwendet. Die erhaltenen Werte für die Stromdichte korrelieren sehr gut mit der molekularen Länge und bestätigen die generelle Formel

Item Type: Dissertation
Supervisor: Zharnikov, Prof. Dr. Michael
Date of thesis defense: 3 February 2017
Date Deposited: 22 Feb 2017 08:09
Date: 2017
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
Controlled Keywords: aromatic SAMs, electron irradiation, lithography
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