انتقائية المساحة تعديل السيليكون بلل السطح بواسطة الليزر النبضي للأشعة فوق البنفسجية تشعيع في البيئة السائلة

الهدف العام من هذه التجربة هو إثبات تكوين كل من الأسطح المحبة للماء والمسعور على السيليكون عن طريق التشعيع باستخدام فلوريد الكريبتون وليزر فلوريد الأرجون من عينات مغمورة في تركيز منخفض من محاليل بيروكسيد الهيدروجين أو الميثانول. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على بعض الأسئلة الرئيسية في مجال تفاعل أشباه الموصلات بالليزر فيما يتعلق بالتعديل الكيميائي الانتقائي للمنطقة لسطح أشباه الموصلات ، والتي قد تكون مناسبة لتطبيقات الاستشعار الحيوي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تطبيقها في التحكم الفولاذي في صلاحية سطح السيليكون بدون سطح مكنسة كهربائية.

مورفولوجيا أشباه الموصلات. خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة. نحن نحقق في عملية قاعدة ليزر U لتشكيل المنطقة الانتقائية لعيوب السطح المستخدمة في التكنولوجيا.

الآن كخلط كمي مال ، يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية لأن أسطول الجيب الجوي للغرفة البسيطة والإشعاع مع الشعاع المتجانس لليزر EXIM هي خطوات صعبة نسبيا. للبدء ، استخدم كاتب الماس لشق رقاقة السيليكون المصنوعة من الفوسفور من النوع النهائي مع جانب واحد مصقول إلى عينات 12 ملم × ستة ملم يبلغ سمكها 380 ميكرون. ثم نظف العينات عن طريق شطفها في أسيتون العشاء ، ثم كحول الأيزوبروبيل لمدة خمس دقائق لكل منها.

بعد ذلك ، قم بحفر العينات في محلول حمض الهيدروفلوريك بنسبة 0.9٪ لمدة دقيقة واحدة لإزالة الأكسيد الأولي ، ثم اشطفها بالماء منزوع الأيونات وتجفيفها بتيار من النيتروجين عالي النقاء. قم بتخزين العينات المحضرة في كيس مملوء بالنيتروجين للحد من الأكسدة عندما تكون جاهزا للاستمرار ، ضع العينات في غرفة بطول 0.74 ملم. ملأت الغرفة ب 0.01 إلى 0.2٪ بيروكسيد الهيدروجين المخفف في الماء أو بالميثانول DGAs ، ثم أغلق الغرفة بنافذة سيليكا منصهرة تحتوي على ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالي الانتقال.

تأكد من عدم ترك جيوب هوائية داخل الغرفة. قم بإشعاع العينة بحزمة متجانسة في موقعين فقط في كل عينة عن طريق زيادة رقم النبضة من 100 إلى 600 في خطوة 100 نبضة من خلال قناع دائري قطره أربعة ملليمترات. بعد ذلك ، قم بتشعيع العينات بنفس الطريقة باستخدام قناع أوراق القيقب.

عند الانتهاء ، اشطف العينات بالماء المتأين ثم جففها باستخدام كريات نانوية مترافقة بتدفق النيتروجين وملطخة بالفلورسين قطرها 40 نانومتر مع PBS إلى واحد في 10 إلى الجسيمات 12 لكل مليلتر في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، اغمر العينات المشعة بالليزر فلوريد الكريبتون لمدة ساعتين في هذا المحلول في درجة حرارة الغرفة. ثم انقع العينات المشعة في PBS لمدة دقيقة واحدة للتخلص من أي كريات نانوية ملطخة بالفلورسين غير مرتبطة من السطح.

ابدأ بوضع العينة على سطح مستو نظيف ، وشكل قطرة عند طرف المحقنة الدقيقة ، وخفضها ببطء إلى سطح العينة حتى تتلامس وتنتقل إلى السطح. باستخدام كاميرا CCD ، التقط صور ملف تعريف قطرة الماء وحفظها ، قم بقياس كل زاوية تلامس بشكل مستقل في كل موقع من مواقع الليزر. ثم قم بتحميل الصور في الصورة J واستخدم المكون الإضافي لتحليل القطرات ثعبان لتقدير قيم زاوية التلامس ومتوسطها.

ابدأ بتحويل الصور إلى صور ذات تدرج رمادي. بعد ذلك ، حدد محيط السقوط من اليسار إلى اليمين لتهيئة الثعبان. اقبل المنحنى الذي يربط هذه العقد وقم بتطوير المنحنى بالضغط على زر الثعبان.

كرر هذه العملية لكل قطرة تم تصويرها. احسب متوسط قيمة زاوية التلامس من أربعة مواقع مشعة بالليزر على عينات مختلفة لإجراء التحليل الطيفي الإلكتروني للأشعة السينية. ابدأ بتحميل العينات في غرفة التفريغ وسحب فراغ واحد في 10 أس سالب تسعة.

يحصل Tor على بيانات مسح السطح في أوضاع طاقة ثابتة لطاقة تمرير 50 إلكترون فولت. استهدف مساحة 220 ميكرون × 220 ميكرون باستخدام انبعاث ألفا من الألومنيوم ينتج بقوة 150 واط. بعد ذلك ، احصل على عمليات مسح عالية الدقة من نفس المنطقة التي تم تحليلها باستخدام طاقة تمرير 20 إلكترون فولت.

أخيرا ، قم بمعالجة الأطياف المكتسبة باستخدام برنامج القياس الكمي المناسب وفقا لمواصفات الشركة المصنعة. تم الحصول على نتائج زاوية التلامس هذه بعد التعرض لمدة 10 دقائق في المتوسط لمحاليل بيروكسيد الهيدروجين. تقل زاوية التلامس مع زيادة رقم النبضة لجميع تركيزات البيروكسيد المختلفة.

تم الحصول على الحد الأدنى لزاوية التلامس البالغة حوالي 15 درجة باستخدام كل من 0.02 و 0.01٪ محاليل بيروكسيد الهيدروجين عند 500 نبضة تظهر بيانات التحليل الطيفي للإلكترون الضوئي بالأشعة السينية أن كميات ثاني أكسيد السيليكون وهيدروكسيد السيليكون في الموقع المشع بواسطة ليزر فلوريد الكريبتون أكبر من تلك الموجودة في المناطق غير المشععة. نظرا لأن الأسطح المطلية بثاني أكسيد السيليكون لها زاوية تلامس لا تقل عن 45 درجة إلى 50 درجة وطبقات هيدروكسيد السيليكون لها زاوية تلامس لا تقل عن 13 درجة. من المرجح أن تكون الطبقة الأحادية لهيدروكسيد السيليكون فائقة الماء مسؤولة عن انخفاض زاوية التلامس في العينات المشععة.

نظرا لأن الكريات النانوية الفلورية المطلية بالبيوتين تجميد ويفضل أن تكون على أسطح السيليكون غير المشعة الكارهة للماء ، فإن نمط أوراق القيقب الذي لوحظ على الخلفية الخضراء يشير إلى مساحة سطح محب للماء بقوة تم تصنيعه بواسطة ليزر KRF. أثناء النقر على هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر تقليل الأكسدة الناتجة عن التعرض للهواء وتقليل تكوين الفقاعات أثناء تشعيع الليزر باتباع هذا الإجراء. يمكن أيضا فحص طرق أخرى تستخدم ، على سبيل المثال ، مصابيح الأشعة فوق البنفسجية للسطح المعدل كيميائيا مع قدرة المواد.

تكمن الميزة المحتملة لهذه الطريقة في قدرتها على تحويل سطح السيليكون من كاره للماء إلى ماء والعكس صحيح دون إزالة الموجة من غرفة المعالجة. بمجرد إتقان ، يمكن إكمال هذه التقنية في حوالي 30 دقيقة اعتمادا على مدى تعقيد النمط لتعديل الهواء الانتقائي. لذلك بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام ضوء UUV لليزر الأكزيما للتحكم في قدرة سطح السيليكون داخل مناطق محددة.

لا تنس أن العمل مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يكون خطيرا للغاية ويجب أن تكون معدات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية دائما فعالة أثناء تنفيذ هذا الإجراء. كما أن العمل مع حمض الهيدروفلوريك أمر خطير ويتطلب ارتداء قفازات مطاطية ومعدات حماية للوجه.