Modification of Aromatic Self-Assembled Monolayers by Electron Irradiation

Abstract

Der Effekt von Elektronenbestrahlung an selbstorganisierende Monolagen (SAMs) von aromatischen Thiolen mit stabformigen oligophenyl, acene und oligo(phenylen ethinylen) (OPE) Ruckgrat, 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 fruhen Stadium der Bestrahlung, zeigten alle untersuchten Filme ein ahnliches Verhalten mit einer klaren Dominanz von Quervernetzung. Die Wirkungsquerschnitte fur die Modifikation der SAM Matrix und der Beschadigung der SAM-Substrat Grenzflache wurden mittels einer Primarelektronenenergie von 50 eV bestimmt, welche haufig fur die Herstellung von Kohlenstoff-Nanomembranen (KNMs) verwendet wird. Die ermittelten Werte sind ahnlich in innerhalb eines Prozesses und unterscheiden sich nur geringfugig fur die verschiedenen Ruckgraten. 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 Atzlosungen beeintrachtigt. Ein weiterer Prozess, welcher mit auf die schlechte lithographische Leistung der drei-Ring Systeme zuruckgefuhrt werden kann, aber auch bei den zwei-Ring Systemen bei einer hohen Dosis auftrat, war das spontane Ablosen der quervernetzen SAMs innerhalb der bestrahlten Flachen in Form von KNMs. Aus den lithographischen Daten wurden der Wirkungsquerschnitt und die strahleninduzierte Quervernetzung ermittelt und in Zusammenhang mit Ruckstreuung und Sekundarelektronenausbeute diskutiert. Fur die drei-Ring Systeme wurde zum ersten Mal die Herstellung von KNMs aus SAMs mit OPE Ruckgrat gezeigt. Zusatzlich zu den oben genannten Experimenten wurden die elektrischen Transporteigenschaften von den hergestellten SAMs nach Elektronenbestrahlung (50 eV) untersucht. Die Two-Terminal Junction Methode wurde dafur verwendet. Die erhaltenen Werte fur die Stromdichte korrelieren sehr gut mit der molekularen Lange und bestatigen die generelle Formel