به‌گزارش سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری‌های نانو به‌نقل از سایت «نانوورک» (NanoWerk)، تقریباً تمام خواص فیزیکی و شیمیایی مواد وابسته به «دما» هستند.

محققان در حال حاضر شروع به بررسی کاربردهایی کرده‌اند که گرم‌کن‌ها و دماسنج‌های نانومقیاس می‌توانند آن‌ها را تسهیل کنند.

در بیش‌تر پژوهش‌های قبلی روی این نوع گرم‌کن‌ها و دماسنج‌ها از عناصری با اندازه‌ی چندین میکرومتر استفاده شده است.

برای درک عمیق نانومواد به کاوشگرهای نانومقیاس نیاز است.

با چنین افزاره‌های «گرم‌کن، دماسنج» نانومقیاسی بررسی وابستگی دمایی خواص مواد در مقیاس‌های خیلی کوچک و انجام تشخیص‌های گرمایی نانومواد امکان‌پذیر می‌شود.

«ویلیام کینگ» یکی از این محققان گفت:

ما یک فرایند ساخت ساده برای تولید یک «گرم‌کن، دماسنج» یکصدنانومتری روی یک لرزانک سیلیکونی (هر دو نوع با نوک و بدون نوک) توسعه داده‌ایم.

این گرم‌کن ابتدا روی یک لرزانک بدون نوک ساخته شد و سپس داخل یک نوک‌تیز یکپارچه شد.

«کینگ» توضیح می‌دهد به‌منظور ایجاد یک «گرم‌کن، دماسنج» در انتهای یک لرزانک سیلیکونی ابتدا نواحی که قرار است با غلظت بالا دوپ شوند و به‌صورت فوتولیتوگرافی مشخص شده‌اند با برم دوپ می‌شوند و سپس یک فرایند «آنیلینگ» (Annealing) دمای بالا سبب می‌شود که این دوپ‌کننده‌ها به‌طریقی که ناحیه‌ی گرم‌کن را تا حدود 100 نانومتر کوچک می‌کند به داخل سیلیکون نفوذ کنند.

«کینگ» می‌گوید:

موقعی که سیلیکون در دمای بالا آنیل می‌شود این دوپ‌کننده‌ها در یک مسیر باریک به داخل سیلیکون نفوذ می‌کنند.

کنترل دقیق شرایط «آنیلینگ» (Annealing) اجازه می‌دهد حامل‌های اصلی در نقطه‌ی وسط بین دو ناحیه‌ی دوپ‌شونده از نوع N به‌نوع P تغییر یابند و غلظت این دوپ‌کننده‌ به 1017 اتم در هر سانتی‌متر مربع برسد.

تحت این شرایط نانوگرم‌کن منتج به کوچکی 100 نانومتر خواهد شد.

فرایند ساختی که این محققان استفاده کرده‌اند بسیار مشابه فرایند ساختی است که برای لرزانک‌های «ای. اف. ام.» (AFM) سیلیکونی دارای گرم‌کن‌های مجتمع استفاده می‌شود.

«کینگ» می‌گوید:

برای داشتن یک «گرم‌کن، دماسنج» یکصد نانومتری در یک لرزانک سیلیکونی، چالش بعدی مجتمع‌کردن این نانوگرم‌کن روی یک نوک در انتهای آزاد لرزانک بود.

این فرایند ساخت با ایجاد نوک‌های تیز روی سیلیکونی که روی یک ویفر عایق است شروع می‌شود.

بعد از ساخت این نوک‌ها، ساختارهای لرزانکی پس از «اِچینگ خشک» (Dry Aching) در پلاسمای به‌صورت القایی جفت‌شده با فتولیتوگرافی ایجاد می‌شوند.

با اعمال یک پالس ولتاژ به این لرزانک، دمای نانوگرم‌کن در نوک آن تا رسیدن به حالت پایدار افزایش می‌یابد.

موقعی که این پالس متوقف می‌شود دمای لرزانک تا مقدار اولیه کاهش می‌یابد.

هم‌چنین با توجه به حساسیت هدایت گرمایی این افزاره به دما می‌توان از آن به‌عنوان نانودماسنج نیز استفاده کرد.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی «نانوتکنولوژی»‌ (Nanotechnology) منتشر شده است.