الاتصال أحادي الطبقة المنشطات من السيليكون السطوح والأسلاك المتناهية الصغر عن طريق المركبات الفوسفورية العضوية

الهدف العام من التجربة التالية هو إظهار المنشطات الضحلة للتنازلات من السيليكون والأسلاك النانوية باستخدام طريقة المنشطات أحادية الطبقة. يتم تحقيق ذلك من خلال تفاعل ركيزة مانحة بمحلول سلائف لتشكيل طبقة أحادية التجميع ذاتيا. تحتوي الطبقة الأحادية على ذرات مخدر محتملة وتعمل كمصدر مخدر محدد جيدا ومحدود.

كخطوة ثانية ، يتم ملامسة الركيزة المانحة للركيزة المستهدفة ، وكلاهما راكع في نظام شرجي حراري سريع. أثناء العملية الشرجية ، تتحلل جزيئات أحادية الطبقة ويتم نشر الذرات وتنشيطها على كل من الركائز المانحة والهدفة. بعد ذلك ، يتم فصل الركيزتين ويتم استخدام إعداد مسبار رباعي النقاط لقياس مقاومة الصفيحة.

تظهر النتائج انخفاضا نموذجيا في قيم مقاومة الصفائح المقاسة للركائز المستهدفة ، وهي الركوع لأوقات ودرجات حرارة مختلفة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل زرع الأيونات, هي أنها تمكن بسيطة, ولكن موثوق تشكيل ملامح المنشطات الضحلة جدا. هذه الطريقة مفيدة لتعاطي المنشطات السطحية لجميع الرقائق وكذلك الهياكل النانوية.

يمكن استخدامه أيضا لأنظمة أخرى مثل بنى الأجهزة ثلاثية الأبعاد والمزيد. حدد السيليكون والسيليكون بركائز عازلة سيتم استخدامها كهدف واستعداد المانح للعمل مع محاليل سمكة البيرانا. احصل على ما يكفي من محلول سمكة المفترسة الحمضية من بيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك لتغطية الركائز هنا حوالي 120 ملليلترا.

توخي الحذر الشديد أثناء العمل مع محلول سمكة الضاري المفترسة. ضع الركائز في حامل مناسب. أدخل الحامل في محلول سمكة البيرانا لمدة 15 دقيقة.

بعد 15 دقيقة ، استرجع الحامل مع العينات واشطف كل شيء بالماء منزوع الأيونات ثلاث مرات. بعد ذلك ، اغمر الحامل والركائز في حوالي 140 مل من محلول أساسي من هيدروكسيد الأمونيوم وبيروكسيد الهيدروجين والماء منزوع الأيونات. ضع هذا في حمام بالموجات فوق الصوتية عند 60 درجة مئوية لمدة ثماني دقائق بعد الاستحمام ، اشطف العينات بالماء منزوع الأيونات ثلاث مرات ، متبوعا بشطف بالإيثانول.

ثم جففها تحت تيار من النيتروجين. جفف العينات في فرن على حرارة 115 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. لتكوين طبقة واحدة ، قم بإعداد تركيز حجم 1٪ من رباعي إيثيل ميثيلين ثنائي فوسفات في الميلين في قارورة آمنة للضغط.

يجب أن يكون هناك ما يكفي لتغطية ركائز المانحة حوالي 20 ملليلترا. في هذه الحالة ، استخدم الملقط لنقل ركائز المتبرع إلى القارورة والتأكد من تغطيتها. ثم أغلق القارورة.

استخدم حمام الزيت المعدني المسخن إلى 100 درجة مئوية لتسخين القارورة لمدة ساعتين. ثم اترك القارورة تبرد لمدة ثلاث دقائق. افتح القارورة واشطف العينات ثلاث مرات في ميلين وثلاث مرات في ثنائي كلورو ميثان.

ثم جففها بالمجفف تحت تيار النيتروجين. يبدأ تخليق الأسلاك النانوية بتنظيف زجاج المجهر. انزلق في بلازما الأكسجين لمدة دقيقتين.

ضع بضع قطرات من محلول بولي إل ليسين على الشريحة لتغطيتها بالكامل. انتظر لمدة خمس دقائق ، ثم اشطفه بالماء المتأين وجففه بالنيتروجين. الآن ضع بضع قطرات من محلول الذهب الغرواني على الشريحة لتغطيتها بالكامل.

انتظر دقيقتين. اشطفها بالماء المتأين وجففها بالنيتروجين. قم بإزالة الملوثات العضوية باستخدام بلازما الأكسجين لمدة 30 ثانية.

استمر في إدخال الشريحة الزجاجية بجسيمات الذهب النانوية في غرفة ترسيب البخار الكيميائي وإخلائها بالإخلاء. قم بإكمال موازنة الغرفة عند 440 درجة مئوية و 35 tor بتدفق 50 سم مكعب قياسي في الثانية من الهيدروجين الجزيئي. ثم ابدأ عملية الترسيب عن طريق تدفق سنتيمترين مكعبين قياسيين في الثانية من المحلول الملحي للحصول على أسلاك نانوية بحجم 50 ميكرومتر تقريبا.

قم بإجراء الترسيب لمدة 30 دقيقة. بمجرد الانتهاء ، قم بقياس الأسلاك النانوية عبر الفحص المجهري. بعد قياس الأسلاك ، ضع الشريحة بفيلم Nanowire.

في قارورة ، أضف الإيثانول لتغطية الشريحة بحوالي سنتيمتر واحد. قم بصوت القارورة لمدة ثلاث ثوان ، حيث يجب أن يصبح المحلول عكرا قليلا. سخني الصفيحة الساخنة على حرارة 150 درجة مئوية.

ثم ضع عليها ثاني أكسيد السيليكون نيتريد السيليكون ، ركيزة السيليكون. أضف بضع قطرات من تعليق الأسلاك النانوية على السطح الساخن. بمجرد أن يجف السائل ، تحقق من كثافة الأسلاك النانوية على السطح باستخدام مجهر بصري مع مرشح مجال مظلم.

من أجل تحقيق إنتاجية عالية من أجهزة الأسلاك النانوية المفردة ، يجب أن تنتج عملية الصب المتساقطة هذه كثافة سطحية تبلغ حوالي 100 سلك نانوي لكل ملليمتر مربع بطول سلك نانوي لا يقل عن 20 ميكرومتر. لتحقيق المنشطات ، يجب وضع الركيزة ذات الأسلاك النانوية والمانح على اتصال. ضع الركيزة المستهدفة في غرفة الشرج الحرارية السريعة.

ضع الركيزة المانحة على الركيزة المستهدفة بحيث يكون الجانب الأمامي مواجها للركيزة المستهدفة. ابدأ العملية الشرجية. ستخضع هذه العينات لمنحدر مدته ست ثوان.

الوقت من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة الشرج 1000 درجة مئوية لمدة 40 ثانية. بمجرد عمل عينة مخدرة أحادية الطبقة ، استعد لقياس مقاومتها. احصل على محلول حمض الهيدروفلوريك بنسبة 1٪ وضع العينة فيه لمدة خمس دقائق.

لإزالة طبقة الأكسيد ، اشطفها بالماء المتأين. ثم الأيزوبروبانول وجففه بالنيتروجين. قم بقياس مقاومة الصفيحة باستخدام تقنية مسبار رباعي النقاط.

التيار النموذجي المطبق هو واحد إلى 10 ميكرو أمبير. تستخدم تقنيات الطباعة الحجرية الضوئية الشائعة لإنتاج أجهزة الأسلاك النانوية بشكل تخطيطي. ابدأ بالعينة التي تحتوي على أسلاك نانوية.

سخني العينة ثم دوريها. قم بتغطيتها بمقاومة الصورة. بعد ضبط المقاومة ، استخدم محاذاة القناع لكشف نمط القطب الكهربائي وتطوير العينات.

اشطف وجفف العينات. ثم استخدم مبخر شعاع إلكتروني لتبخير النيكل على الأسطح. أخيرا ، قم بإجراء الإقلاع للكشف عن الأجهزة لتحديد موقع أجهزة الترانزستور ذات التأثير الميداني النانوي التي تم تشكيلها بنجاح وتسجيل مواقعها.

استخدم مجهرا ضوئيا مع مرشح المجال المظلم. يتم استخدام محلل جهاز أشباه الموصلات وإعداد محطة المسبار لقياس المنحنيات الوريدية للأجهزة المحددة. قم بتوصيل مرحلة موصلة بالمحلل كطرف البوابة.

ثم ضع العينة عليها. قم بتوصيل إبر المسبار كمصدر وأطراف تصريف بالمحلل. ثم استخدم كاميرا المجهر الخاصة بمحطة المسبار لإحضار إبر المسبار بالقرب من الجهاز ولمس الأقطاب الكهربائية برفق بالإبر.

تابع القياسات. تؤدي معالجة رقائق السيليكون الجوهرية بالمنشطات أحادية الطبقة من الفوسفور إلى انخفاض رتيب في الورقة ، وتؤدي قيم المقاومة كدالة لمرات أطول إلى ارتفاع مستويات المنشطات كما هو الحال مع ارتفاع درجات حرارة الأنيل. ترتبط قيم مقاومة الصفائح المنخفضة بتركيز المنشطات مع مقاومة أقل للصفائح مما يشير إلى مستويات أعلى من المنشطات.

الزيادة الإضافية في الوقت السنوي إلى مزيد من الانخفاض في مقاومة الصفيحة لأن جرعة الدوسنت محدودة. يوضح هذا الرسم البياني المنحنيات الرابعة لترانزستورات تأثير مجال الأسلاك النانوية. المنحنى الأسود لجهاز جوهري.

قارن هذا بالمنحنى الأزرق للطبقة الأحادية المخدرة بشكل معتدل. اتصل بالمنشطات FET باللون الأزرق. كان راكعا عند 900 درجة مئوية لثوان.

المنحنى الأحمر مخصص لجهاز مخدر للغاية ، وهو يركع عند 1005 درجة مئوية لمدة 10 ثوان. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل وقت الرحلة ، ويمكن إجراء التحليل الطيفي لكتلة الأيونات الثانوية من أجل توصيف خصائص مثل ملامح تركيز المنشطات. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام إجراء المنشطات أحادي التلامس لعمل ملفات تعريف منشطات ضحلة للغاية على الرقائق وأسلاك النانو.