Fabricación de nanoestructuras biomoleculares y nanodispositivos electrónicos mediante Nanolitografía por Oxidación Local

Resumen

Uno de los retos científicos y tecnológicos actuales consiste en el diseño, la fabricación y la operación de dispositivos formados por unos pocos átomos. Para convertir este reto en una realidad es necesario desarrollar técnicas de litografía que permitan la fabricación de dispositivos con dimensiones inferiores a 10nm. El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM) basa su funcionamiento en la detección de fuerzas a escala atómica mediante la medida óptica de la deflexión de una micropalanca muy sensible, que tiene situada una punta de forma piramidal en su extremo. Aunque la principal aplicación de este microscopio consiste en la caracterización topográfica de superficies, su versatilidad y precisión le han convertido en una importante herramienta para la fabricación de nanoestructuras. En esta tesis se desarrolla y optimiza una técnica de nanofabricación basada en el confinamiento de reacciones químicas que permite la fabricación de motivos de tamaño inferior a los 10nm. Estas nanoestructuras fabricadas con el AFM se utilizarán como centros de atracción electrostática para diferentes tipos de moléculas permitiendo su deposición preferencial. Finalmente, se trabajará en la posibilidad de utilizar los motivos realizados con el microscopio de fuerzas como máscaras frente ataques químicos que permitan la fabricación de dispositivos de tamaño nanométrico. La presente tesis está dividida en 5 capítulos y 2 apéndices. El primer capítulo introduce los conceptos y técnicas que se desarrollarán en la tesis así como el papel fundamental de la microscopía de fuerzas en los avances de la nanotecnología. El resto de capítulos detallan los estudios realizados en el campo de la nanolitografía mediante microscopía de fuerzas con el objetivo de buscar nuevos aportes a la nanotecnología. En estos capítulos se abordan los siguientes temas: 1. La optimización de las litografías basadas en el confinamiento de reacciones electroquímicas con la punta del microscopio de fuerzas (Capítulo 2). 2. La fabricación de nanoestructuras moleculares funcionales mediante el control de las interacciones electrostáticas entre moléculas y substrato (Capítulos 3 y 4). 3. La fabricación de nanodispositivos basados en nanohilos de silicio mediante la combinación de la litografía de oxidación local y el ataque químico selectivo (Capítulo 5). En el apéndiceA se describirá la monitorización de los procesos de litografía por AFM. El apéndiceB se detallará el protocolo empleado para la eliminar los efectos de convolución de las imágenes AFM debidos al tamaño finito de la punta.