Name: 使用有机磷化合物对硅表面和纳米线进行单层接触掺杂 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-02T21:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: 了解利用有机磷化合物单层接触掺杂技术对硅表面和纳米线进行超浅层掺杂的方法。该技术通过快速热退火激活掺杂剂，可精确调控硅基器件的电学性能，适用于宏观表面和纳米结构。

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本工作部分由光诱导过程法卡斯中心资助。

1. 表面清洁
<ol>
	<li>通过将1:3的过氧化氢（30%）与浓硫酸混合，制备酸性piranha溶液。 
	警告：Piranha溶液是极强且危险的氧化剂，必须极其谨慎地使用。该溶液与有机溶剂接触时可能发生爆炸。仅允许经过适当培训并配备相应安全设备的合格人员进行此操作。</li>
	<li>将基底（后续用作供体和目标基底）放入合适的支架中，并浸入piranha溶液中处理15分钟。</li>
	<li>用去离子水冲洗样品3次。</li>
	<li>通过将1:1:5的氨水（25%）、过氧化氢（30%）和去离子水混合，制备碱性piranha溶液。</li>
	<li>将基底（后续用作供体和目标基底）放入合适的支架中，浸入碱性piranha溶液中，并置于60 °C的超声波清洗器中处理8分钟。</li>
	<li>用去离子水冲洗样品3次。</li>
	<li>用乙醇冲洗样品，然后在氮气流下吹干。</li>
	<li>将样品在115 °C的烘箱中干燥10分钟。</li>
</ol>
2. 单层膜的形成
<ol>
	<li>在均三甲苯中配制1%（v/v）的亚甲基四乙基二膦酸酯溶液。</li>
	<li>将供体底物放入含有亚甲基二膦酸酯均三甲苯溶液的耐压小瓶中，密封后于100 °C加热2小时。 
	重要提示：在密封小瓶中加热溶剂会产生压力。必须确保所用容器能够承受所产生的压力。不得将含溶剂的密闭小瓶加热至接近或超过溶剂沸点。加热后的小瓶在冷却前不得打开。</li>
	<li>待小瓶冷却后打开，用均三甲苯冲洗样品3次，再用二氯甲烷冲洗3次，最后用氮气流吹干。 
	* 如需对纳米线进行掺杂，请继续进行步骤3；如需对晶圆进行掺杂，则跳转至步骤5。</li>
</ol>
3. 纳米线合成
<ol>
	<li>将显微镜玻片在氧气等离子体中清洗 2 分钟。</li>
	<li>在玻片上滴加数滴聚-L-赖氨酸溶液，使其完全覆盖表面，静置 5 分钟后用去离子水冲洗，并用氮气吹干。</li>
	<li>在玻片上滴加数滴金胶体溶液，使其完全覆盖表面，静置 2 分钟后用去离子水冲洗，并用氮气吹干。</li>
	<li>使用氧气等离子体处理 30 秒以去除有机污染物。</li>
	<li>将带有金纳米颗粒的玻片插入化学气相沉积（CVD）腔室并抽真空。</li>
	<li>在 440 °C、35 torr 条件下，以 50 sccm 的 H2 气流对腔室进行预平衡。</li>
	<li>通过通入 SiH4 气体（流速为 2 sccm）启动沉积过程。进行 30 分钟的 CVD 过程，以获得长度约为 50 µm 的纳米线。</li>
	<li>测量纳米线的长度（可通过扫描电子显微镜或使用暗场滤光片的光学显微镜进行）。若使用光学显微镜，应测量样品边缘处的纳米线长度，此处通常容易找到平行于表面伸出的纳米线。</li>
</ol>
4. 纳米线滴铸到基底上
<ol>
	<li>将纳米线悬浮于乙醇中。将步骤3中制备的带有纳米线薄膜的载玻片放入一个样品瓶中，并加入乙醇，液面应高出载玻片约1 cm。</li>
	<li>对样品瓶进行3秒超声处理，溶液应略微变浑浊。 
	重要提示：由于悬浮液不稳定，悬浮的纳米线容易发生聚集；因此应在制备后尽快使用，避免发生聚集。</li>
	<li>将Si3N4/SiO2/Si基底放置于预热至150 °C的加热板上。在加热的表面滴加数滴纳米线悬浮液。待液体完全干燥后，使用带暗场滤光片的光学显微镜检查滴涂后表面的纳米线密度。为获得高产率的单根纳米线器件，该过程应实现每1 mm2约100根纳米线的表面密度，且纳米线长度至少约为20 µm。</li>
</ol>
5. 快速热退火
<ol>
	<li>将目标衬底（前序步骤中滴铸到衬底上的本征硅片或纳米线）放置在供体衬底上，使目标衬底面向供体衬底。</li>
	<li>将两个基底放入RTA腔室中，并关闭腔室门。</li>
	<li>抽真空以排出腔室气体，用氩气吹扫，再次抽真空。此步骤可确保腔室内无氧气或其他不希望存在的气体残留。</li>
	<li>在所需的温度和时间内对衬底进行退火。掺杂水平（以方块电阻值表示）取决于退火时间和温度。图1）。展示了退火温度为1,000 ºC、退火时间为40秒的工艺。通常，退火时间范围为5–120秒。升温斜坡时间应尽可能短，具体取决于退火设备的性能参数。此处，从室温升至工艺温度的斜坡时间为6秒。</li>
</ol>
6. 薄层电阻测量
<ol>
	<li>将掺杂MLCD的样品浸入1%的氢氟酸溶液中5分钟，以去除氧化层。</li>
	<li>用去离子水、异丙醇冲洗，并用氮气流吹干。</li>
	<li>使用四探针装置测量方块电阻。本示例中使用Jandel RM3-AR，其配备专用的自动方块电阻测量系统。通常施加的电流范围为1-10 µA。</li>
</ol>
7. 纳米线器件的制备与表征
<ol>
	<li>将样品置于加热板上，120 °C 加热 5 分钟。</li>
	<li>以 4,000 rpm 的转速旋涂 AZ nLOF2020 光刻胶。</li>
	<li>使用真空加热板在 110 °C 下烘烤样品 75 秒。</li>
	<li>使用掩模对准仪和电极图案掩模，以 365 nm 光源进行 40 mJ/cm2 的曝光。</li>
	<li>曝光后，再次使用真空加热板在 110 °C 下烘烤样品 75 秒。</li>
	<li>将样品在 AZ726MIF 溶液中显影 70 秒，去离子水中冲洗，并用氮气流吹干。</li>
	<li>通过电子束蒸发仪蒸镀 100 nm 厚的镍层。</li>
	<li>使用热的（80 °C）N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）溶剂进行剥离工艺。</li>
	<li>检查基底以定位在工艺中成功形成的纳米线场效应晶体管（NW-FET）器件，并记录其位置。若已制备地址标记，可借助带暗场滤光片的光学显微镜轻松完成此步骤。</li>
	<li>使用半导体器件分析仪和探针台装置测量所选器件的 I-V 曲线。将样品放置在与分析仪连接作为栅极端的导电载物台上。利用探针台的显微镜相机将探针针头移近器件电极，并轻轻接触电极。针头应作为源极和漏极端连接至分析仪。</li>
</ol>

<ol><li>Hazut, O., Agarwala, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+doping+of+silicon+wafers+and+nanostructures+with+phosphine+oxide+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers.</a> ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).</li>
<li>Hisamoto, D., Lee, W. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FinFET-+A+self-aligned+double-gate+MOSFET+scalable+to+20+nm%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Electron+Devices%22%5BJournal%5D)">FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 47, 2320-2325 (2000).</li>
<li>Leung, G., Chui, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+impact+of+random+dopant+fluctuation+on+nanoscale+junctionless+FinFETs%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Variability impact of random dopant fluctuation on nanoscale junctionless FinFETs.</a> IEEE Electron Device Lett. 33, 767-769 (2012).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wafer-scale%2C+sub-5+nm+junction+formation+by+monolayer+doping+and+conventional+spike+annealing%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Wafer-scale, sub-5 nm junction formation by monolayer doping and conventional spike annealing.</a> Nano Lett. 9 (2), 725-730 (2009).</li>
<li>Peercy, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Drive+to+Miniaturization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The Drive to Miniaturization.</a> Nature. 406, 1023-1026 (2000).</li>
<li>Lu, W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+Nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Nanowires.</a> J. Phys. D. 39, R387-R406 (2006).</li>
<li>Gunawan, O., Wang, K., Fallahazad, B., Zhang, Y., Tutuc, E., Guha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Performance+Wire-Array+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">High Performance Wire-Array Silicon Solar Cells.</a> Prog. Photovoltaics. 19, 307-312 (2011).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., Jacobson, Z. A., Fan, Z., Alley, R. L., Javey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+nanoscale+doping+of+semiconductors+via+molecular+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers.</a> Nat. Mater. 7, 62-67 (2008).</li>
<li>Koren, E., Rosenwaks, Y., Allen, J. E., Hemesath, E. R., Lauhon, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonuniform.+Doping+distribution+along+silicon+nanowires+measured+by+kelvin+probe+force+microscopy+and+scanning+photocurrent+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nonuniform. Doping distribution along silicon nanowires measured by kelvin probe force microscopy and scanning photocurrent microscopy.</a> Appl. Phys. Lett. 95, 092105(2009).</li>
<li>Wagner, R. S., Ellis, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+vapor-liquid-solid+mechanism+of+crystal+growth+and+its+application+to+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Trans.+Metall.+Soc.+AIME%22%5BJournal%5D)">The vapor-liquid-solid mechanism of crystal growth and its application to silicon.</a> Trans. Metall. Soc. AIME. 233, 1053-1064 (1965).</li>
<li>Cui, Y., Lauhon, L. J., Gudiksen, M. S., Wang, J., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diameter-controlled+synthesis+of+single-crystal+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 78 (15), 2214-2216 (2001).</li>
</ol>

无利益冲突声明。

MLCD 是一种简单且可重复的方法。然而，必须注意表面清洁和单层膜的形成。在 MLCD 过程之前对表面进行 Piranha 清洗，不仅是为了避免可能的杂质，更是为了初始化表面，以实现可重复的单层膜形成，从而保证不同批次间结果的可重复性。Piranha 处理会导致表面基团发生羟基化，这是前驱分子与表面结合形成单层膜所必需的。表面清洁与活化也可通过氧气等离子体实现，但由于其会在表面引入带电物种，影响掺杂结果，因此不推荐使用。最终的掺杂分布可通过退火时间和温度进行调控。
分子层化学掺杂（MLCD）依赖于自限性表面化学反应，从而在供体衬底的界面处形成含有掺杂剂的单分子层（单层）。使用单层作为掺杂源可确保初始掺杂剂量明确，并将掺杂剂精确置于与目标界面接触的界面上，实现表面掺杂。MLCD 的设计使得在供体衬底上形成单层的步骤与目标衬底分离。采用独立的衬底进行单层形成，简化了整体表面掺杂过程，无需沉积和去除 SiO2 钝化层，从而允许去除目标衬底上的原生氧化层，以增强掺杂剂的掺入。此外，通过 MLCD 工艺掺杂的本征纳米线表现出高度均匀的纵向掺杂分布，这是原位化学气相沉积（...

对具有宏观面积以及纳米尺度的半导体结构进行可控表面掺杂，对于诸如FinFet2,3等先进半导体器件结构，以及基于纳米结构的器件（如纳米线传感器和光伏器件）4-7具有重要意义。我们近期提出了单层接触掺杂（MLCD）技术，可实现对具有宏观和纳米尺度尺寸的硅界面进行可重复、均匀的表面掺杂，并能精确控制掺杂剂剂量和扩散分布1。MLCD的一个重要特征是将单层的形成限制在一种被称为&#34;供体衬底&#34;的基底上。MLCD简化了单层接触掺杂（MLCD）所需的部分工艺步骤，并提供了互补性的表面掺杂能力8。通过自限性表面化学反应将含掺杂剂的单层负载到供体衬底后，将该供体衬底与待掺杂的基底（称为&#34;目标衬底&#34;）接触，并在两者接触状态下进行退火处理。在退火过程中，掺杂原子向供体和目标衬底中扩散，并在高温下被激活。由于MLCD无需高能掺杂原子注入，因此在工艺过程中不会对半导体晶格造成结构损伤，也无需额外的退火步骤。通过调控快速热处理工艺参数，可实现对掺杂剂扩散行为的良好控制。极浅且均匀的掺杂扩散深度可轻松达到数纳米量级。将单层制备从主工艺流程中分离出来，简化了整体工艺，使工艺参数的调控更加精确，并为以往其他方法难以实现的掺杂方案开辟了新的可能性。通过连续多次执行MLCD掺杂工艺，可实现接近磷在硅中固溶度极限的高掺杂浓度。总之，传统掺杂方法在制备超浅掺杂分布方面存在固有的局限性，这源于超浅注入所需的低注入能量所导致的源浓度、总剂量和能量分布的内在统计波动。MLCD为表面掺杂提供了一种简便的方法，其优势源于该技术的独特特性：利用稳定的表面化学反应，在半导体表面通过自限性单层化学反应生成掺杂源，从而在原子尺度上精确控制掺杂剂的剂量和位置。

<table><tbody><tr><td>高纯度硅晶圆</td><td>Topsil</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>50 nm Si&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;/50 nm SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;/Si 晶圆</td><td>Silicon Valley Microelectronics</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>98% 硫酸</td><td>BioLab</td><td>19550523</td><td></td></tr><tr><td>30% 过氧化氢</td><td>J.T. Baker</td><td>2190-03</td><td></td></tr><tr><td>25% 氨水</td><td>J.T. Baker</td><td>6051</td><td></td></tr><tr><td>乙醇</td><td>J.T. Baker</td><td>8025</td><td></td></tr><tr><td>均三甲苯</td><td>Sigma</td><td>M7200</td><td></td></tr><tr><td>二氯甲烷</td><td>Macron</td><td>4881-06</td><td></td></tr><tr><td>四乙基亚甲基二膦酸酯</td><td>Aldrich</td><td>359181</td><td></td></tr><tr><td>矿物油</td><td>Sigma</td><td>M3516</td><td></td></tr><tr><td>49% 氢氟酸</td><td>J.T. Baker</td><td>9564-06</td><td></td></tr><tr><td>异丙醇</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05</td><td></td></tr><tr><td>N-甲基-2-吡咯烷酮</td><td>J.T. Baker</td><td>9397-05</td><td></td></tr><tr><td>AZ nLOF2020</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>nLOF 2020</td><td></td></tr><tr><td>AZ 726 MIF</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>726 MIF</td><td></td></tr><tr><td>聚-L-赖氨酸溶液</td><td>Sigma</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>金胶体溶液</td><td>Ted Pella</td><td>82160-80</td><td></td></tr><tr><td>RTA 系统</td><td>AnnealSys</td><td>MicroAS</td><td></td></tr><tr><td>四探针方块电阻测量系统</td><td>Jandel</td><td>RM3-AR</td><td></td></tr><tr><td>掩模对准器</td><td>Suss</td><td>MA06</td><td></td></tr><tr><td>电子束蒸发仪</td><td>VST</td><td>TFDS-141E</td><td></td></tr><tr><td>半导体分析仪</td><td>Agilent</td><td>B1500A</td><td></td></tr><tr><td>CVD 系统</td><td>-</td><td>-</td><td>自制</td></tr></tbody></table>

使用有机磷化合物对硅表面和纳米线进行单层接触掺杂

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

单层接触掺杂（MLCD）是一种对表面和纳米结构进行掺杂的简单方法1。MLCD 能在纳米尺度上形成高度可控、超浅且陡峭的掺杂分布。在 MLCD 工艺中，掺杂源为含有掺杂原子的单分子层。
本文展示了一种对硅基底以及硅纳米线进行表面掺杂的详细步骤。采用硅基底上的四乙基亚甲基二膦酸单层作为磷掺杂源。将含有该单层的基底与原始本征硅目标基底接触，并在接触状态下进行退火处理。使用四探针法测量目标基底的方块电阻。本征硅纳米线通过化学气相沉积（CVD）工艺，利用气-液-固（VLS）机制合成，其中金纳米颗粒作为纳米线生长的催化剂。通过温和超声处理将纳米线分散于乙醇中形成悬浮液。利用该悬浮液将纳米线滴涂至具有氮化硅介电顶层的硅基底上。这些纳米线采用与本征硅晶圆相同的方法进行磷掺杂。采用标准光刻工艺制备金属电极，以构建基于纳米线的场效应晶体管（NW-FET）。使用半导体器件分析仪和探针台对一个典型纳米线器件的电学性能进行测量。

磷-MLCD表面掺杂工艺的代表性结果如图1所示。本征硅片经磷-MLCD处理后，其方块电阻值呈单调下降趋势。如图1中三条曲线所示，退火时间越长、退火温度越高，方块电阻值越低。方块电阻值可与激活掺杂剂浓度相关联：较低的方块电阻值表明掺杂浓度较高，反之亦然。较高的退火温度和较长的退火时间会导致更高的掺杂浓度和更低的方块电阻值。需要注意的是，进一步延长退火时间不会导致方块电阻进一步降低，因为单层掺杂源为有限源，导致进入有限源扩散模式。事实上，当退火时间过长时，由于掺杂剂向本征硅体材料深处扩散而被稀释，常会观察到方块电阻升高。
本研究展示了本征纳米线和MLCD掺杂纳米线场效应晶体管器件的典型I-V测量结果。 图2。该 i-SiNW 器件在进行磷单层掺杂（phosphorous-MLCD）前表现出非活性的源极-漏极沟道。在接触掺杂后，与本征器件相比，纳米线器件的电导率提高，这一点通过具有饱和电流值的 I-V 曲线得以证实 &gt;1 µA 在5 V栅极电压和3 V源-漏偏压下...

提供了一种对硅界面进行表面掺杂的详细步骤。通过使用含磷单分子层并结合快速退火工艺，实现了超浅表面掺杂。该方法可用于宏观面积表面以及纳米结构的掺杂。

单层接触掺杂（Monolayer Contact Doping, MLCD）是一种用于表面和纳米结构掺杂的简单方法¹。MLCD 能够形成高度可控、超薄的掺杂层。

以下实验的总体目标是通过单分子层接触掺杂法，展示对硅片和纳米线进行浅层掺杂的过程。该方法通过将供体基底与前驱体溶液反应，形成自组装单分子层。该单分子层包含潜在的掺杂原子，可作为定义明确且掺杂量可控的掺杂源。第二步，将供体基底与目标基底接触，并将两者置于快速热退火系统中进行退火。在退火过程中，单分子层分解，掺杂原子扩散并激活至供体和目标基底中。随后，将两个基底分离，并采用四探针测试装置测量方块电阻。结果显示，目标衬底的方块电阻值随退火时间和温度的不同而显著降低。与离子注入等现有方法相比，该技术的主要优势在于能够简单且可靠地形成极浅的掺杂分布。该方法适用于所有晶圆及纳米结构的表面掺杂。它也可用于其他系统，例如三维器件结构等。确定将用作目标基底和供体基底的含介电层的硅和硅酮材料，并准备处理piranha溶液。获取足量的酸性piranha溶液（由过氧化氢和硫酸组成），以完全浸没基底，此处约为120毫升。使用芬顿溶液时需格外小心。将基底放入合适的支架中，将支架浸入芬顿溶液中 15 分钟。15分钟后，取出带有样品的支架，用去离子水冲洗三次。接着，将支架和基底浸入约140毫升由氢氧化铵、过氧化氢和去离子水组成的碱性过氧化氢溶液中。将此溶液置于60摄氏度的超声波浴中处理8分钟。超声处理后，用去离子水冲洗样品三次，再用乙醇冲洗一次。然后在氮气流下吹干。将样品在115摄氏度的烘箱中干燥10分钟。为形成单分子层，取一耐压小瓶，将四乙基亚甲基二磷酸以1%体积浓度溶于密胺中进行配制。应有足够的溶液覆盖供体基质，约20毫升。在此情况下，使用镊子将供体基质转移至小瓶中，并确保其被完全覆盖。然后密封小瓶。使用加热至 100 摄氏度的石蜡油浴将样品瓶加热两小时，然后让样品瓶冷却三分钟。打开样品瓶，用甲醇冲洗样品三次，再用二氯甲烷冲洗三次。然后在氮气流下吹干。纳米线的合成首先需要清洁显微镜载玻片，将其置于氧气等离子体中处理两分钟。在载玻片上滴加数滴聚-L-赖氨酸溶液，使其完全覆盖。静置五分钟，然后用去离子水冲洗，并用氮气吹干。接着在载玻片上滴加数滴金胶体溶液，使其完全覆盖。等待两分钟，用离子水冲洗，并用氮气吹干。使用氧气等离子体处理30秒以去除有机污染物。将载有金纳米颗粒的玻璃载玻片放入化学气相沉积腔室中，并进行抽真空处理。在440摄氏度和35托、分子氢气流速为50标准立方厘米每秒的条件下完成预平衡。随后通过通入2标准立方厘米每秒的盐水蒸气开始沉积过程，以获得约50微米长的纳米线。沉积过程持续30分钟。完成后，通过显微镜测量纳米线。测量纳米线后，将载玻片放置在纳米线薄膜上。在样品瓶中加入乙醇，使液面高出载玻片约一厘米。超声处理样品瓶三秒，期间溶液应略微变浑浊。将加热板预热至150摄氏度。然后将氮化硅-二氧化硅硅基底放置其上。在加热的表面滴加数滴纳米线悬浮液。待液体干燥后，使用带暗场滤光片的光学显微镜检查表面纳米线的密度。为了获得高产率的单根纳米线器件，该滴涂工艺应产生约每平方毫米100根纳米线的表面密度，且纳米线长度至少约为20微米。为实现掺杂，需将带有纳米线的衬底与掺杂源接触。将目标衬底放入快速热处理腔室中。将供体基底置于受体基底上，使供体基底的正面朝向受体基底。启动压合过程。这些样品将经历六秒的升温斜坡。从室温升至肛温1000摄氏度并维持40秒。单层接触掺杂样品制备完成后，准备测量其电阻。取1%的氢氟酸溶液，将样品放入其中浸泡5分钟。为去除氧化层，先用去离子水冲洗，然后用异丙醇清洗，并用氮气吹干。使用四探针法测量方块电阻。通常施加的电流为1到10微安。采用常见的光刻技术来示意性地制备纳米线器件。从含有纳米线的样品开始。加热样品，然后离心。涂覆光刻胶。设定光刻胶后，使用掩膜对准仪曝光电极图案，并显影样品。用去离子水冲洗并干燥样品。然后使用电子束蒸发仪将镍蒸发沉积到样品表面。最后进行剥离工艺，以显露出器件，定位成功形成的纳米线场效应晶体管，并记录其位置。使用带有暗场滤光片的光学显微镜。采用半导体器件分析仪和探针台装置来测量所选器件的电流-电压（IV）曲线。将导电载物台连接至分析仪作为栅极端子。然后将样品放置其上。将探针针头连接至分析仪，分别作为源极和漏极。接着使用探针台的显微镜相机，使探针针头靠近器件，并轻轻触碰电极。继续进行测量。对本征硅片进行磷单层接触掺杂处理后，随着退火时间的延长，方块电阻值呈单调下降趋势，更长的退火时间以及更高的退火温度均会导致更高的掺杂浓度。较低的方块电阻值与激活的掺杂浓度相关，更低的方块电阻表明更高的掺杂水平。进一步延长退火时间不会导致薄层电阻进一步降低，因为掺杂剂量有限。该图显示了纳米线场效应晶体管的电流-电压（IV）曲线。黑色曲线对应本征器件的曲线。与此相比，中等掺杂单层的蓝色曲线。蓝色代表接触掺杂的场效应晶体管。它在900摄氏度下退火数秒。红色曲线对应一个高度掺杂的器件，在1005摄氏度下退火10秒。通过该工艺流程，还可进一步采用飞行时间法、二次离子质谱法等其他方法，以表征掺杂浓度分布等特性。观看本视频后，您应能够充分理解如何使用单接触掺杂工艺在硅片和纳米线上制备超浅掺杂分布。

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本文介绍一种在无氧化物的硅和锗表面构建反应性有机单分子层图案的简单方法，并展示了对图案化基底进行小分子和蛋白质功能化的应用。该方法可完全保护表面免受化学氧化，精确控制微细结构的形貌，并易于实现化学选择性区分的图案化。...

无氧化物硅和锗的软光刻功能化与图案化

生物传感器通过表面修饰将高灵敏度传感器与高特异性探针结合，从而与复杂的生物环境相互作用并实现靶向检测。在此，我们演示了使用硅烷偶联剂作为桥梁，通过生物素对二氧化硅光学传感器进行表面功能化修饰的方法。...

使用硅烷偶联剂将生物探针连接到二氧化硅光学生物传感器上

来源：Rosenberg, M., 等. 设计多孔硅薄膜作为神经生长因子的载体. J. Vis. Exp.

利用多孔硅薄膜在大鼠嗜铬细胞瘤12细胞中持续递送神经生长因子

我们报道了一种方法 原位 通过在充满液体的微流控腔室中对氢氟酸处理的Si...

液相环境中脉冲紫外激光辐照实现硅表面润湿性的选择性区域改性

讨论了基于硅金属-氧化物-半导体量子点的单电子泵的制备工艺及相关实验表征技术。...

用于单电子泵送的硅金属-氧化物-半导体量子点

我们介绍了不同厚度的二硒化钼（MoSe2）层状半导体纳米结构的器件制备及其电学表征方法。此外，还描述了采用聚焦离子束沉积法以铂（Pt）作为接触金属，在MoSe2层状纳米晶体上制备欧姆接触的方法。...

使用聚焦离子束技术制备层状半导体纳米结构的欧姆接触及其电学表征

介绍了一种通过室温液体表面钝化技术来研究体相硅缺陷复合活性的方法。该技术的成功实施需要三个关键步骤：（i）硅的化学清洗与腐蚀，（ii）将硅浸入15%的氢氟酸中，（iii）光照1分钟。...

光增强氢氟酸钝化：一种检测体相硅缺陷的灵敏技术

我们描述了使用多晶硅纳米线场效应晶体管进行生物传感的关键步骤，包括器件的制备、DNA分子探针在纳米线表面的固定与验证，以及DNA检测的条件。...

用于化学与生物传感应用的硅纳米线场效应晶体管的制备

我们提出一种用于曲面图像传感器的可变形横向NIPIN光电晶体管阵列的详细制备方法。该光电晶体管阵列采用开放网状结构，由薄硅岛和可拉伸金属互连组成，具有柔韧性和可拉伸性。使用参数分析仪表征所制备光电晶体管的电学特性。...

基于横向NIPIN光电晶体管的柔性图像传感器制备

报道了用于在表面图案化沉积叠氮内酯嵌段共聚物纳米级厚度刷状层或微米级厚度交联薄膜的制备方法。讨论了每种方法的关键实验步骤、代表性结果及其局限性。这些方法可用于构建具有定制物理结构和可调表面反应性的功能化界面。...

利用含唑啉酮功能化嵌段共聚物的刷状与交联薄膜制备反应性表面

我们展示了用于高效体外和体内寡核苷酸递送的融合性多孔硅纳米颗粒的合成方法。多孔硅纳米颗粒负载siRNA形成核心，通过挤出法包覆融合性脂质形成外壳。本方法包括靶向配体的功能化修饰及颗粒的表征。...

用于寡核苷酸递送的融合性多孔硅纳米颗粒的合成、功能化与表征

了解利用有机磷化合物单层接触掺杂技术对硅表面和纳米线进行超浅层掺杂的方法。该技术通过快速热退火激活掺杂剂，可精确调控硅基器件的电学性能，适用于宏观表面和纳米结构。

使用有机磷化合物对硅表面和纳米线进行单层接触掺杂

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