The role of low-energy electrons in focused electron beam induced deposition: Four case studies of representative precursors

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 6, Issue 1, 2015, Pages 1904-1926

  Thorman, Rachel M ^a,b   Ragesh Kumar, T P ^a   Howard Fairbrother, D ^b   Ingólfsson, Oddur ^a  

^a UNIVERSITY OF ICELAND   (Iceland)

^b JOHNS HOPKINS UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Dipolar dissociation; Dissociative electron attachment; Dissociative ionization; Focused electron beam induced deposition (FEBID); Low energy electron induced fragmentation; Neutral dissociation

Indexed keywords

DEPOSITION; DISSOCIATION; ELECTRON BEAMS; ELECTRON ENERGY ANALYZERS; ELECTRON IRRADIATION; GASES; IONIZATION; IONIZATION OF GASES; MOLECULES; NANOTECHNOLOGY; ORGANOMETALLICS; PHOTODISSOCIATION; SECONDARY EMISSION; SURFACE REACTIONS;

DISSOCIATIVE ELECTRON ATTACHMENT; DISSOCIATIVE IONIZATION; ELECTRON INDUCED REACTIONS; FOCUSED ELECTRON BEAM INDUCED DEPOSITION; LOW ENERGY ELECTRONS; NANOFABRICATION TECHNIQUES; ORGANOMETALLIC PRECURSORS; SURFACE SCIENCE STUDIES;

ELECTRONS;

EID: 84947929462     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.6.194     Document Type: Article

References (85)

1. Chattopadhyay, S.; Chen, L.-C.; Chen, K.-H. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2006, 31, 15-53. doi:10.1080/10408430600689299
2. Utke, I.; Hoffmann, P.; Melngailis, J. J. Vac. Sci. Technol., B 2008, 26, 1197. doi:10.1116/1.2955728
3. van Dorp, W. F.; Hagen, C. W. J. Appl. Phys. 2008, 104, 081301. doi:10.1063/1.2977587
4. Jasinski, J. M.; Meyerson, B. S.; Scott, B. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1987, 38, 109-140. doi:10.1146/annurev.pc.38.100187.000545
5. Choy, K. L. Prog. Mater. Sci. 2003, 48, 57-170. doi:10.1016/S0079-6425(01)00009-3
6. Schaefer, J.; Hoelzl, J. Thin Solid Films 1972, 13, 81-86. doi:10.1016/0040-6090(72)90158-7
7. Schou, J. Scanning Microsc. 1988, 2, 607.
8. Ohya, K.; Harada, A.; Kawata, J.; Nishimura, K. Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, 6226-6232. doi:10.1143/JJAP.35.6226
9. Knights, A. P.; Coleman, P. G. Appl. Surf. Sci. 1995, 85, 43-48. doi:10.1016/0169-4332(94)00306-8
10. Engmann, S.; Stano, M.; Papp, P.; Brunger, M. J.; Matejčík, Š.; Ingólfsson, O. J. Chem. Phys. 2013, 138, 044305. doi:10.1063/1.4776756
11. Silvis-Cividjian, N.; Hagen, C. W.; Leunissen, L. H. A.; Kruit, P. Microelectron. Eng. 2002, 61-62, 693-699. doi:10.1016/S0167-9317(02)00515-4
12. Botman, A.; de Winter, D. A. M.; Mulders, J. J. L. J. Vac. Sci. Technol., B 2008, 26, 2460-2463. doi:10.1116/1.2976576
13. Allan, M. J. Chem. Phys. 2011, 134, 204309. doi:10.1063/1.3594206
14. May, O.; Kubala, D.; Allan, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 2979-2982. doi:10.1039/C2CP23268E
15. Engmann, S.; Stano, M.; Matejčík, Š.; Ingólfsson, O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 14611-14618. doi:10.1039/c2cp42637d
16. Wnorowski, K.; Stano, M.; Matias, C.; Denifl, S.; Barszczewska, W.; Matejčíka, Š. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2012, 26, 2093-2098. doi:10.1002/rcm.6324
17. Wnorowski, K.; Stano, M.; Barszczewska, W.; Jówko, A.; Matejčík, Š. Int. J. Mass Spectrom. 2012, 314, 42-48. doi:10.1016/j.ijms.2012.02.002
18. Engmann, S.; Ómarsson, B.; Lacko, M.; Stano, M.; Matejčík, Š.; Ingólfsson, O. J. Chem. Phys. 2013, 138, 234309. doi:10.1063/1.4810877
19. Lacko, M.; Papp, P.; Wnorowski, K.; Matejíck, Š. Eur. Phys. J. D 2015, 69, 1-9. doi:10.1140/epjd/e2015-50721-8
20. van Dorp, W. F.; Wnuk, J. D.; Gorham, J. M.; Fairbrother, D. H.; Madey, T. E.; Hagen, C. W. J. Appl. Phys. 2009, 106, 074903. doi:10.1063/1.3225091
21. Wnuk, J. D.; Gorham, J. M.; Rosenberg, S. G.; van Dorp, W. F.; Madey, T. E.; Hagen, C. W.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2487-2496. doi:10.1021/jp807824c
22. Hammill, C. L.; Clark, R. J.; Ross, C. W.; Marshall, A. G., III; Schmutz, J. Inorg. Chem. 1997, 36, 5973-5977. doi:10.1021/ic970590a
23. Landheer, K.; Rosenberg, S. G.; Bernau, L.; Swiderek, P.; Utke, I.; Hagen, C. W.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 17452-17463. doi:10.1021/jp204189k
24. Engmann, S.; Stano, M.; Matejčík, Š.; Ingólfsson, O. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 9475-9477. doi:10.1002/anie.201103234
25. Rosenberg, S. G.; Barclay, M.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 16053-16064. doi:10.1021/jp404905t
26. Rosenberg, S. G.; Barclay, M.; Fairbrother, D. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4002-4015. doi:10.1039/c3cp43902j
27. Christophoru, L. G. Electron-Molecule Interactions and their Applications; Academic Press: Orlando, FL. U.S.A., 1984; Vol. 1.
28. McConkey, J. W.; Malone, C.; Johnson, P.; Winstead, C.; McKoy, V.; Kanik, I. Phys. Rep. 2008, 466, 1-103. doi:10.1016/j.physrep.2008.05.001
29. Hotop, H.; Ruf, M.-W.; Allan, M.; Fabrikant, I. I. Adv. At., Mol., Opt. Phys. 2003, 49, 85-216. doi:10.1016/S1049-250X(03)80004-6
30. Bald, I.; Langer, J.; Tegeder, P.; Ingólfsson, O. Int. J. Mass Spectrom. 2008, 277, 4-25. doi:10.1016/j.ijms.2008.06.013
31. Arumainayagam, C. R.; Lee, H.-L.; Nelson, R. B.; Haines, D. R.; Gunawardane, R. P. Surf. Sci. Rep. 2010, 65, 1-44. doi:10.1016/j.surfrep.2009.09.001
32. Böhler, E.; Warneke, J.; Swiderek, P. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 9219-9231. doi:10.1039/c3cs60180c
33. Wigner, E. P. Phys. Rev. 1948, 73, 1002. doi:10.1103/PhysRev.73.1002
34. Schramm, A.; Weber, J. M.; Kreil, J.; Klar, D.; Ruf, M.-W.; Hotop, H. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 778. doi:10.1103/PhysRevLett.81.778
35. Ómarsson, B.; Bjarnason, E. H.; Ingólfsson, O.; Haughey, S.; Field, T. A. Chem. Phys. Lett. 2012, 539-540, 7-10. doi:10.1016/j.cplett.2012.04.059
36. Ómarsson, B.; Engmann, S.; Ingólfsson, O. RSC Adv. 2014, 4, 33222. doi:10.1039/C4RA04451G
37. Luo, Y.-R. Comprehensive handbook of chemical bond energies; CRC Press: Boca Raton, FL, U.S.A., 2007. doi:10.1201/9781420007282
38. Mauracher, A.; Denifl, S.; Aleem, A.; Wendt, N.; Zappa, F.; Cicman, P.; Probst, M.; Märk, T.; Scheier, P.; Flosadóttir, H.; Ingólfsson, O.; Illenberger, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 5680-5685. doi:10.1039/b709140k
39. Papp, P.; Urban, J.; Matejčík, Š.; Stano, M.; Ingolfsson, O. J. Chem. Phys. 2006, 125, 204301. doi:10.1063/1.2400236
40. Bald, I.; Dabkowska, I.; Illenberger, E.; Ingólfsson, O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2983-2990. doi:10.1039/b702482g
41. Ingólfsson, O.; Weik, F.; Illenberger, E. Int. Rev. Phys. Chem. 1996, 15, 133-151. doi:10.1080/01442359609353178
42. Tegeder, P.; Lehmann, L.; Ingólfsson, O.; Illenberger, E. Z. Phys. Chem. 1996, 195, 217-236. doi:10.1524/zpch.1996.195.Part_1_2.217
43. Franz, G. Low pressure plasmas and microstructuring technology; Springer: Berlin, Germany, 2009. doi:10.1007/978-3-540-85849-2
44. Zlatar, M. JAMA, J. Am. Med. Assoc. 2015, in press.
45. Massey, S.; Bass, A. D.; Sanche, L. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 12708-12719. doi:10.1021/acs.jpcc.5b02684
46. Matejcik, Š.; Foltin, V.; Stano, M.; Skalnỳ, J. D. Int. J. Mass Spectrom. 2003, 223-224, 9-19. doi:10.1016/S1387-3806(02)00776-5
47. Dressler, R.; Allan, M. Chem. Phys. 1985, 92, 449-455. doi:10.1016/0301-0104(85)85038-2
48. Bjarnason, E. H.; Ómarsson, B.; Engmann, S.; Ómarsson, F. H.; Ingólfsson, O. Eur. Phys. J. D 2014, 68, 1-8. doi:10.1140/epjd/e2014-50091-9
49. Allan, M. J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 1992, 25, 1559. doi:10.1088/0953-4075/25/7/025
50. Ipolyi, I.; Michaelis, W.; Swiderek, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 180-191. doi:10.1039/B612261B
51. Xue, Z.; Strouse, M. J.; Shuh, D. K.; Knobler, C. B.; Kaesz, H. D.; Hicks, R. F.; Williams, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8779-8784. doi:10.1021/ja00206a002
52. Yavas, O.; Ochiai, C.; Takai, M.; Hosono, A.; Okuda, S. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 3319-3321. doi:10.1063/1.126638
53. Yavas, O.; Ochiai, C.; Takai, M.; Park, Y. K.; Lehrer, C.; Lipp, S.; Frey, L.; Ryssel, H.; Hosono, A.; Okuda, S. J. Vac. Sci. Technol., B 2000, 18, 976-979. doi:10.1116/1.591310
54. Botman, A.; Hesselberth, M.; Mulders, J. J. L. Microelectron. Eng. 2008, 85, 1139-1142. doi:10.1016/j.mee.2007.12.036
55. Botman, A. P. J. M. Towards high purity nanostructures from electron beam induced deposition of platinum. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology, Delft, Netherlands, 2009.
56. Botman, A.; Mulders, J. J. L.; Hagen, C. W. Nanotechnology 2009, 20, 372001. doi:10.1088/0957-4484/20/37/372001
57. Mehendale, S.; Mulders, J. J. L.; Trompenaars, P. H. F. Nanotechnology 2013, 24, 145303. doi:10.1088/0957-4484/24/14/145303
58. Villamor, E.; Casanova, F.; Trompenaars, P. H. F.; Mulders, J. J. L. Nanotechnology 2015, 26, 095303. doi:10.1088/0957-4484/26/9/095303
59. Langford, R. M.; Ozkaya, D.; Sheridan, J.; Chater, R. Microsc. Microanal. 2004, 10, 1122-1123. doi:10.1017/S1431927604883417
60. Geier, B.; Gspan, C.; Winkler, R.; Schmied, R.; Fowlkes, J. D.; Fitzek, H.; Rauch, S.; Rattenberger, J.; Rack, P. D.; Plank, H. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 14009-14016. doi:10.1021/jp503442b
61. Plank, H.; Noh, J. H.; Fowlkes, J. D.; Lester, K.; Lewis, B. B.; Rack, P. D. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 1018-1024. doi:10.1021/am4045458
62. Botman, A.; Mulders, J. J. L.; Weemaes, R.; Mentink, S. Nanotechnology 2006, 17, 3779. doi:10.1088/0957-4484/17/15/028
63. Mackus, A. J. M.; Mulders, J. J. L.; van de Sanden, M. C. M.; Kessels, W. M. M. J. Appl. Phys. 2010, 107, 116102. doi:10.1063/1.3431351
64. Stanford, M. G.; Lewis, B. B.; Noh, J. H.; Fowlkes, J. D.; Roberts, N. A.; Plank, H.; Rack, P. D. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 21256-21263. doi:10.1021/am506246z
65. Yang, D. S.; Bancroft, G. M.; Puddephatt, R. J.; Tan, K. H.; Cutler, J. N.; Bozek, J. D. Inorg. Chem. 1990, 29, 4956-4960. doi:10.1021/ic00349a025
66. Shen, J.; Muthukumar, K.; Jeschke, H. O.; Valentí, R. New J. Phys. 2012, 14, 073040. doi:10.1088/1367-2630/14/7/073040
67. Stein, S. E. Mass Spectra. In NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69; Linstrom, P. J.; Mallard, W. G., Eds.; National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD, U.S.A. http://webbook.nist.gov (accessed on May 18, 2015).
68. Wnuk, J. D.; Rosenberg, S. G.; Gorham, J. M.; van Dorp, W. F.; Hagen, C. W.; Fairbrother, D. H. Surf. Sci. 2011, 605, 257-266. doi:10.1016/j.susc.2010.10.035
69. Kruck, T.; Baur, K. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1965, 4, 521. doi:10.1002/anie.196505211
70. Rand, M. J. J. Electrochem. Soc. 1973, 120, 686-693. doi:10.1149/1.2403534
71. Barry, J. D.; Ervin, M.; Molstad, J.; Wickenden, A.; Brintlinger, T.; Hoffman, P.; Meingailis, J. J. Vac. Sci. Technol., B 2006, 24, 3165-3168. doi:10.1116/1.2395962
72. Elbadawi, C.; Toth, M.; Lobo, C. J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 9372-9376. doi:10.1021/am403167d
73. O'Regan, C.; Lee, A.; Holmes, J. D.; Petkov, N.; Trompenaars, P.; Mulders, H. J. Vac. Sci. Technol., B 2013, 31, 021807. doi:10.1116/1.4794343
74. Friedman, J. F.; Miller, T. M.; Friedman-Schaffer, J. K.; Viggiano, A. A.; Rekha, G. K.; Stevens, A. E. J. Chem. Phys. 2008, 128, 104303. doi:10.1063/1.2831391
75. Lias, S. G.; Liebman, J. F. Ion Energetics Data. In NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69; Lindstrom, P. J.; Mallard, W. G., Eds.; National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD, U.S.A. http://webbook.nist.gov (accessed on May 19, 2015).
76. Ivanova, A. R.; Nuesca, G.; Chen, X.; Goldberg, C.; Kaloyeros, A. E.; Arkles, B.; Sullivan, J. J. J. Electrochem. Soc. 1999, 146, 2139-2145. doi:10.1149/1.1391904
77. Lane, P. A.; Oliver, P. E.; Wright, P. J.; Reeves, C. L.; Pitt, A. D.; Cockayne, B. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 183-186. doi:10.1002/(SICI)1521-3862(199810)04:05<183::AID-CVDE183>3.0. CO;2-M
78. Crawford, N. R. M.; Knutsen, J. S.; Yang, K.-A.; Haugstad, G.; McKernan, S.; McCormick, F. B.; Gladfelter, W. L. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 181-183. doi:10.1002/(SICI)1521-3862(199810)04:05<181::AID-CVDE181>3.0. CO;2-U
79. Gilmont, P.; Blanchard, A. A.; Mason, C. M.; Barnard, R. L. Dicobalt Octacarbonyl, Cobalt Nitrosyl Tricarbonyl, and Cobalt Tetracarbomyl Hydride. In Inorganic Syntheses; Fernelius, W. C., Ed.; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, U.S.A., 1946; Vol. 2, pp 240 ff. doi:10.1002/9780470132333.ch76
80. Mulders, J. J. L.; Belova, L. M.; Riazanova, A. Nanotechnology 2011, 22, 055302. doi:10.1088/0957-4484/22/5/055302
81. Gazzadi, G. C.; Mulders, J. J. L.; Trompenaars, P.; Ghirri, A.; Rota, A.; Affronte, M.; Frabboni, S. Microelectron. Eng. 2011, 88, 1955-1958. doi:10.1016/j.mee.2010.12.031
82. Gazzadi, G. C.; Mulders, H.; Trompenaars, P.; Ghirri, A.; Affronte, M.; Grillo, V.; Frabboni, S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 19606-19611. doi:10.1021/jp206562h
83. Vollnhals, F.; Drost, M.; Tu, F.; Carrasco, E.; Späth, A.; Fink, R. H.; Steinrück, H.-P.; Marbach, H. Beilstein J. Nanotechnol. 2014, 5, 1175-1185. doi:10.3762/bjnano.5.129
84. Begun, E.; Dobrovolskiy, O. V.; Kompaniiets, M.; Sachser, R.; Gspan, C.; Plank, H.; Huth, M. Nanotechnology 2015, 26, 075301. doi:10.1088/0957-4484/26/7/075301
85. Papp, P.; Engmann, S.; Kucera, M.; Stano, M.; Matejčík, Š.; Ingólfsson, O. Int. J. Mass Spectrom. 2013, 356, 24-32. doi:10.1016/j.ijms.2013.09.011