Name: Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
Description: Lernen Sie die selektive Oberflächenmodifikation von Silizium durch gepulste UV-Laserbestrahlung in flüssiger Umgebung. Diese Methode ermöglicht die gezielte Steuerung der Benetzbarkeit für Biosensoranwendungen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Diese Arbeit wurde vom Natural Science and Engineering Research Council of Canada (Discovery Grant No. 122795-2010) und dem Programm des Canada Research Chair in Quantum Semiconductors (JJD) unterstützt. Die Hilfe von Xiaohuan Xuang und Mohamed Walid Hassen und die technische Unterstützung von Sonia Blais vom Centre de caractérisation de matériaux (CCM) der Université de Sherbrooke bei der Erfassung von XPS-Daten werden sehr geschätzt. NL dankt dem Merit Scholarship Program for Foreign Student, Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies, für die Bereitstellung eines Stipendiums für Graduierte.

1. Probenvorbereitung <ol><li> Verwenden eine diamode Schreiber, eine n-Typ zu spalten (P-dotiert) einseitig polierten Si-Wafer (spezifischer Widerstand 3,1 ~ 4,8 Ω.m), die 3 Zoll im Durchmesser, 380 um dick, in Proben von 12 mm x 6 mm; Reinigen der Proben in Opticlear, Aceton und Isopropylalkohol (5 min für jeden Schritt). </li><li> Etch Proben in einem ~ 0,9% HF-Lösung für 1 min wegzuätzen anfänglichen Oxid; Spülen in DI-Wasser und trocken in hoher Reinheit (99,999%), Stickstoff (N 2). </li><li> Shop hergestellten Proben in N 2 Tasche, um ihre Oxidation an Luft zu bändigen. </li></ol> 2. Bestrahlen Proben von ArF (λ = 193 nm) und KrF (λ = 248 nm) Laser. <ol><li> Prüfmuster in einer 0,74 mm hoch Kammer und versiegeln die Kammer mit einem Quarzglasfenster, das eine hohe Transmission im UV (≥90%) hat. Füllen Sie die Kammer mit H 2 O 2 / H 2 O-Lösung im Bereich von 0,01 bis 0,2% oder mit entgastem methanol mit einem mikrofluidischen Kanal. </li><li> Bestrahlen Proben homogenisiert ArF- oder KrF-Laser bei Verkleinerung von 2,6 bzw. 1,8. Bestrahlen nur 2 Seiten auf jeder Probe durch Erhöhen Laserpulse von 100 bis 600 in Schritten von 100 Impulsen durch eine kreisförmige Maske (4 mm im Durchmesser). Bestrahlen der Proben in der gleichen Weise mit einem &quot;Ahornblatt&quot; (9 mm x 7,2 mm) Maske. </li><li> Rinse Proben in DI-Wasser, trocken mit N 2 bündig; legen Sie die Proben in einem verschlossenen Behälter, dann schnell diese Behälter zu füllen mit N 2, um die Exposition gegenüber Luft vor weiteren Versuchen zu vermeiden. </li></ol> 3. Immobilisierung von Bio-konjugierten Nanokugeln <ol><li> Verdünnte Biotin-konjugiertem Fluorescein gefärbt und 40 nm Durchmesser in Nanosphären pH 7,4 Phosphat-gepufferter Saline (PBS, 1x) Lösung bis 10 12 Partikel / ml bei Raumtemperatur (~ 25 ° C). Tauchen ArF oder KrF-Laser bestrahlten Proben für 2 &amp;# 160; hr in diese Lösung bei RT. </li><li> Waschproben mit PBS auf physikalisch gebundenem Fluorescein gefärbten Nanokügelchen an der Oberfläche zu beseitigen. </li></ol> 4. Oberflächencharakterisierung <ol><li> Kontaktwinkel (CA) Mess <ol><li> Führen Sie statische CA Messungen mit einem Winkelmesser in einem Umfeld von RT und Umgebungsfeuchte. </li><li> Beschäftigen hochreinem entionisiertem Wasser (spezifischer Widerstand 17,95 M &amp; Omega; · cm) in einer Mikrospritze; erzeugen ähnliches Volumen (~ 5 &amp; mgr; l) Tropfen auf die Probenoberfläche durch Absenken des Mikrospritze auf eine ähnliche Höhe für jede Messung. </li><li> Erfassen und speichern die Wassertropfen Profilbilder von CCD-Kamera mit Software. Messung unabhängig 4 verschiedene Standorte mit gleichen Bestrahlungsbedingungen. </li><li> Schätzung und der Mittelwert der CA-Werte in Drop-Analysemodul von ImageJ-Software; laden Sie das Bild und ändern Sie es in Graustufen; starten Sie das Plugin Dropsnake; setzen etwa ein paar Knoten an der Tropfenkontur (~ 10 Knoten) von links nachRecht, Schlange zu initialisieren; nehmen die Kurve Verbinden dieser Knoten und entwickeln sich die Kurve durch Drücken Schlange Taste. Hinweis: Kontaktwinkel sind in dem Bild und der Tabelle angezeigt. </li></ol></li><li> XPS-Messung <ol><li> Untersuchen Oberfläche chemische Modifikation mit einem XPS-Spektrometer (1x10 -9 Torr Basisdruck) mit einem Al-Ka Quelle arbeitet bei 150 W ausgestattet: <ol><li> Laden Sie die Proben in die Vakuumkammer. </li><li> Erwerben Sie die Oberfläche Umfragedaten in konstanten Energiearten 50 eV Pass Energie von einer Fläche von 220 um x 220 um. </li><li> Erwerben Sie hochauflösende Scans von Daten aus dem gleichen Untersuchungsgebiet bei 20 eV übergeben Energie. </li></ol></li><li> Prozess XPS-Spektren Daten mit XPS-Spektren Quantifizierungssoftware, wie verwiesen 25,26. </li></ol></li><li> Fluoreszenzmikroskop Bildgebung <ol><li> Excite Proben, die durch Maske &quot;Ahornblatt&quot; bestrahlt und Buntnanokugeln Fluorescein ausgesetzt waren, unter Verwendung voneine blaue Lichtquelle (λ = 450 ~ 490 nm). </li><li> Beobachten fluoreszierenden Bildern, Emission bei 515 nm mit einem Fluoreszenz-Umkehrmikroskops in Vergrößerung 4X. </li><li> Prägen die Oberflächenmorphologie dieser Proben mit AFM, wie verwiesen. 27 </li></ol></li></ol>

<ol><li>Liu, X., Fu, R. K. Y., Ding, C., Chu, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+plasma+surface+activation+of+silicon+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomol.+Eng%22%5BJournal%5D)">Hydrogen plasma surface activation of silicon for biomedical applications.</a> Biomol. Eng. 24, 113-117 (2007).</li>
<li>Bayiati, P., Tserepi, A., Petrou, P. S., Kakabakos, S. E., Misiakos, K., Gogolides, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting+on+plasma-deposited+fluorocarbon+hydrophobic+films+for+biofluid+transport+in+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Electrowetting on plasma-deposited fluorocarbon hydrophobic films for biofluid transport in microfluidics.</a> J. Appl. Phys. 101, 103306-103309 (2007).</li>
<li>Daniel, S., Chaudhury, M. K., Chen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+Drop+Movements+Resulting+from+the+Phase+Change+on+a+Gradient+Surface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Fast Drop Movements Resulting from the Phase Change on a Gradient Surface.</a> Science. 291, 633-636 (2001).</li>
<li>Sun, C., Zhao, X. W., Han, Y. H., Gu, Z. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+water+droplet+motion+by+alteration+of+roughness+gradient+on+silicon+wafer+by+laser+surface+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Control of water droplet motion by alteration of roughness gradient on silicon wafer by laser surface treatment.</a> Thin Solid Films. 516, 4059-4063 (2008).</li>
<li>Krupenkin, T. N., Taylor, J. A., Schneider, T. M., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Rolling+Ball+to+Complete+Wetting%3AThe+Dynamic+Tuning+of+Liquids+on+Nanostructured+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">From Rolling Ball to Complete Wetting:The Dynamic Tuning of Liquids on Nanostructured Surfaces.</a> Langmuir. 20, 3824-3827 (2004).</li>
<li>Martines, E., Seunarine, K., Morgan, H., Gadegaard, N., Wilkinson, C. D. W., Riehle, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superhydrophobicity+and+Superhydrophilicity+of+Regular+Nanopatterns%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Superhydrophobicity and Superhydrophilicity of Regular Nanopatterns.</a> Nano Lett. 5, 2097-2103 (2005).</li>
<li>Ranella, A., Barberoglou, M., Bakogianni, S., Fotakis, C., Stratakis, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuning+cell+adhesion+by+controlling+the+roughness+and+wettability+of+3D+micro%2Fnano+silicon+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Tuning cell adhesion by controlling the roughness and wettability of 3D micro/nano silicon structures.</a> Acta Biomater. 6, 2711-2720 (2010).</li>
<li>Zorba, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+silicon+hydrophobic%3A+wettability+control+by+two-lengthscale+simultaneous+patterning+with+femtosecond+laser+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Making silicon hydrophobic: wettability control by two-lengthscale simultaneous patterning with femtosecond laser irradiation.</a> Nanotechnology. 17, 3234(2006).</li>
<li>Tsu, R., Lubben, D., Bramblett, T., Greene, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+excimer+laser+cleaning+of+airexposed+Si%28100%29+surfaces+studied+by+Auger+electron+spectroscopy%2C+electron+energyloss+spectroscopy%2C+reflection+highenergy+electron+diffraction%2C+and+secondaryion+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+A%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of excimer laser cleaning of airexposed Si(100) surfaces studied by Auger electron spectroscopy, electron energyloss spectroscopy, reflection highenergy electron diffraction, and secondaryion mass spectrometry.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 9 (100), 223-227 (1991).</li>
<li>Miramond, C., Vuillaume, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1-octadecene+monolayers+on+Si+%28111%29+hydrogen-terminated+surfaces%3A+Effect+of+substrate+doping%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">1-octadecene monolayers on Si (111) hydrogen-terminated surfaces: Effect of substrate doping.</a> J. Appl. Phys. 96 (111), 1529-1536 (2004).</li>
<li>Chasse, M., Ross, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+aging+on+wettability+of+silicon+surfaces+modified+by+Ar+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Effect of aging on wettability of silicon surfaces modified by Ar implantation.</a> J. Appl. Phys. 92, 5872-5877 (2002).</li>
<li>Aronov, D., Rosenman, G., Barkay, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wettability+study+of+modified+silicon+dioxide+surface+using+environmental+scanning+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Wettability study of modified silicon dioxide surface using environmental scanning electron microscopy.</a> J. Appl. Phys. 101, 084901-084905 (2007).</li>
<li>Bal, J. K., Kundu, S., Hazra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+and+stability+of+langmuir-blodgett+films+on+OH-%2C+H-%2C+or+Br-terminated+Si%28001%29%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Growth and stability of langmuir-blodgett films on OH-, H-, or Br-terminated Si(001).</a> Phys. Rev. B. 81, 045404(2010).</li>
<li>Bal, J., Kundu, S., Hazra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophobic+to+hydrophilic+transition+of+HF-treated+Si+surface+during+Langmuir+lodgett+film+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Hydrophobic to hydrophilic transition of HF-treated Si surface during Langmuir lodgett film deposition.</a> Chem. Phys. Lett. 500, 90-95 (2010).</li>
<li>Grundner, M., Jacob, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigations+on+hydrophilic+and+hydrophobic+silicon+%28100%29+wafer+surfaces+by+X-ray+photoelectron+and+high-resolution+electron+energy+loss-spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Investigations on hydrophilic and hydrophobic silicon (100) wafer surfaces by X-ray photoelectron and high-resolution electron energy loss-spectroscopy.</a> Appl. Phys. A. 39 (100), 73-82 (1986).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+surface+modification+in+silicon+microfluidic+channels+for+micromanipulation+of+biological+macromolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Selective surface modification in silicon microfluidic channels for micromanipulation of biological macromolecules.</a> Biomed. Microdevices. 3, 239-244 (2001).</li>
<li>Li, X. M., Reinhoudt, D., Crego-Calama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+do+we+need+for+a+superhydrophobic+surface%3F+A+review+on+the+recent+progress+in+the+preparation+of+superhydrophobic+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent progress in the preparation of superhydrophobic surfaces.</a> Chem. Soc. Rev. 36, 1350-1368 (2007).</li>
<li>Dubowski, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+quantum-well+photoluminescence+in+InGaAs%2FInGaAsP+heterostructures+following+excimer-laser-assisted+surface+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Enhanced quantum-well photoluminescence in InGaAs/InGaAsP heterostructures following excimer-laser-assisted surface processing.</a> Appl. Phys. A. 69, 299-303 (1999).</li>
<li>Genest, J., Beal, R., Aimez, V., Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ArF+laser-based+quantum+well+intermixing+in+InGaAs%2FInGaAsP+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">ArF laser-based quantum well intermixing in InGaAs/InGaAsP heterostructures.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 071106(2008).</li>
<li>Genest, J., Dubowski, J., Aimez, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suppressed+intermixing+in+InAlGaAs%2FAlGaAs%2FGaAs+and+AlGaAs%2FGaAs+quantum+well+heterostructures+irradiated+with+a+KrF+excimer+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Suppressed intermixing in InAlGaAs/AlGaAs/GaAs and AlGaAs/GaAs quantum well heterostructures irradiated with a KrF excimer laser.</a> Appl. Phys. A. 89, 423-426 (2007).</li>
<li>Wrobel, J. M., Moffitt, C. E., Wieliczka, D. M., Dubowski, J. J., Fraser, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((XPS+study+of+XeCl+excimer-laser-etched+InP%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">XPS study of XeCl excimer-laser-etched InP.</a> Appl. Surf. Sci. 127-129, 805-809 (1998).</li>
<li>Liu, N., Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+evolution+of+InP%2FInGaAs%2FInGaAsP+microstructures+irradiated+in+air+and+deionized+water+with+ArF+and+KrF+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Chemical evolution of InP/InGaAs/InGaAsP microstructures irradiated in air and deionized water with ArF and KrF lasers.</a> Appl. Surf. Sci. 270, 16-24 (2013).</li>
<li>Liu, N., Hassen, W. M., Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excimer+laser-assisted+chemical+process+for+formation+of+hydrophobic+surface+of+Si+%28001%29%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Excimer laser-assisted chemical process for formation of hydrophobic surface of Si (001).</a> Appl. Phys. A. , 1-5 (2014).</li>
<li>Liu, N., Huang, X., Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+area+in+situ+conversion+of+Si+%280+0+1%29+hydrophobic+to+hydrophilic+surface+by+excimer+laser+irradiation+in+hydrogen+peroxide%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Selective area in situ conversion of Si (0 0 1) hydrophobic to hydrophilic surface by excimer laser irradiation in hydrogen peroxide.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 385106(2014).</li>
<li>Mizuno, K., Maeda, S., Suzuki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoelectron+emission+from+silicon+wafer+surface+with+adsorption+of+organic+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Sci%22%5BJournal%5D)">Photoelectron emission from silicon wafer surface with adsorption of organic molecules.</a> Anal. Sci. 7, 345(1991).</li>
<li>Swift, J. L., Cramb, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticles+as+Fluorescence+Labels%3A+Is+Size+All+that+Matters%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Nanoparticles as Fluorescence Labels: Is Size All that Matters?</a> Biophys. J. 95, 865-876 (2008).</li>
<li>Liu, N., Kh Moumanis,, Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-organized+Nano-cone+Arrays+in+InP%2FInGaAs%2FInGaAsP+Microstructures+by+Irradiation+with+ArF+and+KrF+Excimer+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22JLMN%22%5BJournal%5D)">Self-organized Nano-cone Arrays in InP/InGaAs/InGaAsP Microstructures by Irradiation with ArF and KrF Excimer Lasers.</a> JLMN. 7, 130(2012).</li>
<li>Grunthaner, P. J., Hecht, M. H., Grunthaner, F. J., Johnson, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+localization+and+crystallographic+dependence+of+Si+suboxide+species+at+the+SiO2%2FSi+interface%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">The localization and crystallographic dependence of Si suboxide species at the SiO2/Si interface.</a> J. Appl. Phys. 61, 629-638 (1987).</li>
<li>Heo, J., Kim, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+annealing+condition+on+low-k+a-SiOC%3A+H+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid-st%22%5BJournal%5D)">Effects of annealing condition on low-k a-SiOC: H thin films.</a> Electrochem. Solid-st. 10, G11(2007).</li>
<li>Chen, Y., Helm, C., Israelachvili, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+mechanisms+associated+with+adhesion+and+contact+angle+hysteresis+of+monolayer+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Molecular mechanisms associated with adhesion and contact angle hysteresis of monolayer surfaces.</a> J. Phys. Chem. 95, 10736-10747 (1991).</li>
<li>Miller, D., Biesinger, M., McIntyre, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+of+CO2+and+CO+at+fractional+atmosphere+pressures+with+iron+and+iron+oxide+surfaces%3A+one+possible+mechanism+for+surface+contamination%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Surf+Interface+Anal%22%5BJournal%5D)">Interactions of CO2 and CO at fractional atmosphere pressures with iron and iron oxide surfaces: one possible mechanism for surface contamination?</a> Surf Interface Anal. 33, 299-305 (2002).</li>
<li>Stanowski, R., Voznyy, O., Dubowski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+element+model+calculations+of+temperature+profiles+in+Nd%3AYAG+laser+annealed+GaAs%2FAlGaAs+quantum+well+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22JLMN%22%5BJournal%5D)">Finite element model calculations of temperature profiles in Nd:YAG laser annealed GaAs/AlGaAs quantum well microstructures.</a> JLMN. 1, 17-21 (2006).</li>
<li>Westwater, J. W., Santangelo, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photographic+Study+of+Boiling%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem%22%5BJournal%5D)">Photographic Study of Boiling.</a> Ind. Eng. Chem. 47, 1605-1610 (1955).</li>
<li>Kim, J. W., Kim, H. B., Hwang, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+Study+on+the+Low-Dielectric+Characteristics+of+a+SiOC+%28-H%29+Thin+Film+from+a+BTMSM%2FO2+Precursor%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Korean+Phys.+Soc%22%5BJournal%5D)">Correlation Study on the Low-Dielectric Characteristics of a SiOC (-H) Thin Film from a BTMSM/O2 Precursor.</a> J. Korean Phys. Soc. 56, 89-95 (2010).</li>
<li>Ishizaki, T., Saito, N., Inoue, Y., Bekke, M., Takai, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+characterization+of+ultra-water-repellent+alumina-silica+composite+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fabrication and characterization of ultra-water-repellent alumina-silica composite films.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 192(2006).</li>
<li>Almásy, L., Borbély, S., Rosta, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+of+silica+aggregates+dispersed+in+smectic+liquid+crystals%3A+Effect+of+the+interface+properties%5BTitle%5D)+AND+%22EPJ+B%22%5BJournal%5D)">Memory of silica aggregates dispersed in smectic liquid crystals: Effect of the interface properties.</a> EPJ B. 10, 509-513 (1999).</li>
<li>Chen, L., Liberman, V., O'Neill, J. A., Wu, Z., Osgood, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultraviolet+laser-induced+ion+emission+from+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+A%22%5BJournal%5D)">Ultraviolet laser-induced ion emission from silicon.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 6, 1426-1427 (1988).</li>
<li>Rice, F., Reiff, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+thermal+decomposition+of+hydrogen+peroxide%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">The thermal decomposition of hydrogen peroxide.</a> J. Phys. Chem. 31, 1352-1356 (1927).</li>
<li>Quickenden, T. I., Irvin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ultraviolet+absorption+spectrum+of+liquid+water%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">The ultraviolet absorption spectrum of liquid water.</a> J. Chem. Phys. 72, 4416-4428 (1980).</li>
<li>Andre, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Product+pair+correlation+in+CH3OH+photodissociation+at+157+nm%3A+the+OH%2B+CH3+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Product pair correlation in CH3OH photodissociation at 157 nm: the OH+ CH3 channel.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 2350-2355 (2011).</li>
<li>Cheng, B. M., Bahou, M., Chen, W. C., Yui, C. H., Lee, Y. P., Lee, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+theoretical+studies+on+vacuum+ultraviolet+absorption+cross+sections+and+photodissociation+of+CH3OH%2C+CH3OD%2C+CD3OH%2C+and+CD3OD%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys.%22%5BJournal%5D)">Experimental and theoretical studies on vacuum ultraviolet absorption cross sections and photodissociation of CH3OH, CH3OD, CD3OH, and CD3OD.</a> J. Chem. Phys.. 117, 1633-1640 (2002).</li>
<li>Schiffman, A., Nelson, D. D. Jr, Nesbitt, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+yields+for+OH+production+from+193+and+248+nm+photolysis+of+HNO3+and+H2O2%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys.%22%5BJournal%5D)">Quantum yields for OH production from 193 and 248 nm photolysis of HNO3 and H2O2.</a> J. Chem. Phys.. 98, 6935-6946 (1993).</li>
<li>Nishino, T., Meguro, M., Nakamae, K., Matsushita, M., Ueda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Lowest+Surface+Free+Energy+Based+on+-CF3+Alignment%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">The Lowest Surface Free Energy Based on -CF3 Alignment.</a> Langmuir. 15, 4321-4323 (1999).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Wir haben ein Protokoll des UV-Laser-Bestrahlung des Si-Wafer in einem mikrofluidischen Kammer mit niedriger Konzentration von H 2 O 2 Lösung gefüllt, um eine superhydro Si-Oberfläche, die im Wesentlichen zu induzieren aufgrund der Erzeugung von Si-OH vorgeschlagen. UV Laserphotolyse H 2 O 2 sollte negativ geladenen OH bilden - Radikalen. Außerdem führt UV-Laserphotoeffekt zur Ausbildung eines positiv geladenen Oberfläche 37. Daher ist die Wechselwirkung dieser negativen OH <s...

Die bemerkenswerten elektronischen und chemischen Eigenschaften sowie die hohe mechanische Festigkeit haben, Silizium (Si) eine ideale Wahl für mikroelektronische Bauelemente und biomedizinische Chips 1 gemacht. Selektives Steuerung der Si-Oberfläche hat erhebliche Aufmerksamkeit für Anwendungen, die mikrofluidische und Lab-on-Chip-Bausteine ​​2,3 .Diese wird häufig entweder durch nanoskalige Modifikation der Oberflächenrauhigkeit oder durch chemische Behandlung der Oberfläche 4 erhalten. Die Oberfläche Aufrauen oder Mustern zu ungeordneten oder geordneten Oberflächenstrukturen auf der Si-Oberfläche zu erzeugen sind Photolithographie 5, Ionenstrahl-Lithographie 6 und Lasertechniken 7. Im Vergleich zu diesen Verfahren wird Laseroberflächenstrukturierung Prozess gemeldet weniger kompliziert mit dem Potenzial, Mikrostrukturen mit hoher räumlicher Auflösung 8 herzustellen sein. Da Si eine erhöhte Texturierung Schwellenwert erfordern Bestrahlung mit Pulsfluenz uminduzieren Oberflächentexturierung über seine Abtrageschwelle (~ 500 mJ / cm 2) 9 hat Texturierung der Si-Oberfläche häufig durch Verwendung reaktiver Gasatmosphäre, wie die von einem Hochdruck-SF6 Umgebung 4,7,8 unterstützt worden. Folglich, um die Benetzbarkeit der Si-Oberfläche zu modifizieren, wurden zahlreiche Arbeiten über chemische Behandlung durch Abscheiden von organischen und anorganischen Schichten 10 2, oder unter Verwendung von Plasma oder Elektronenstrahl-Oberflächenbehandlung 11,12 konzentriert. Es ist, dass die Hydrophilie von Si aus der Existenz von singulären und zugehörige OH-Gruppen auf seiner Oberfläche Ursprung könnte durch Kochen in einer H 2 O 2 -Lösung bei 100 ° C für mehrere Minuten 13 erreicht werden erfasst. Jedoch die hydrophoben Si Oberflächenzustände, von denen die meisten aufgrund der Anwesenheit von Si-H oder Si-O-CH 3 Gruppen sind, können durch nasschemische Behandlung mit Ätzen mit HF-Lösung oder einer Beschichtung mit einem Photoresist 13 erreicht werden-15. Zur selektiven Bereichssteuerung der Benetzbarkeit von Si zu erreichen, sind komplexe Strukturierungsschritte in der Regel erforderlich, einschließlich der Behandlung in chemischen Lösungen 16. Die hohe chemische Reaktivität von UV-Laserstrahlung hat auch zu selektiven Bereich Prozess organischen Film beschichteten festen Substrate verwendet wurden und ihre Benetzbarkeit 17 ändern. Jedoch ist eine begrenzte Menge von Daten über die lasergestützte Modifikation Si Benetzbarkeit durch Bestrahlung von Proben in verschiedenen chemischen Lösungen getaucht erhältlich. In unserem früheren Forschung wurde UV-Laser-Bestrahlung von III-V-Halbleiter in Luft 18-20 und NH 3 21 erfolgreich verwendet, um die chemische Oberflächenzusammensetzung GaAs, InGaAs und InP verändern. Wir haben festgestellt, dass die UV-Laserbestrahlung von III-V-Halbleitern in deionisiertem (DI) Wasser senkt die Oberflächenoxide und Carbide, während das Wasser auf Halbleiteroberfläche adsorbiert erhöht 22. Ein stark hydrophoben Si-Oberfläche (CA ~ 103 °) wurde durch ArF Laserbestrahlung von Si-Proben in Methanol bei unseren letzten Arbeiten 23 erhalten. Wie durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zeigte, ist dies vor allem auf die Fähigkeit des ArF-Lasers, um CH 3 OH photodissociate. Wir haben auch KrF- und ArF-Lasern auf Si (001) in einer 0,01% igen H 2 O 2 in DI-Wasser zu bestrahlen. Dies erlaubte uns, Selektives Bildung von superhydrophilen Oberfläche des Si (001), gekennzeichnet durch die CA in der Nähe der 15 ° erzielen. Die XPS-Ergebnisse legen nahe, dass diese aufgrund der Erzeugung von Si-OH-Bindungen auf der bestrahlten Oberfläche 24 ist. Eine detaillierte Beschreibung dieser neuen Technik mit KrF- und ArF-Lasern zur selektiven Bereich in situ Modifizierung der hydrophilen / hydrophoben Oberfläche der Si-Oberfläche in geringer Konzentration von H 2 O 2 / H 2 O und Methanol-Lösungen wird in diesem Artikel gezeigt. Die hier gemachten Angaben sollten ausreichendamit ähnliche Experimente, die von interessierten Forschern durchgeführt werden.

<table><tbody><tr><td>Fluorescein-gefärbte Nanosphären</td><td>Invitrogen</td><td>F8795</td><td></td></tr><tr><td>OptiClear</td><td>National Diagnostics</td><td>OE-101</td><td></td></tr><tr><td>ArF Laser (&lambda;=193 nm)</td><td>Lumonics</td><td>Pulse Master 800</td><td></td></tr><tr><td>KrF Laser (&lambda;=248 nm)</td><td>Lumonics</td><td>Pulse Master 800</td><td></td></tr><tr><td>XPS</td><td>Kratos Analytical</td><td>AXIS Ultra DLD</td><td></td></tr><tr><td>Fluoreszenzmikroskop</td><td>Olympus</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>XPS Quantifizierungssoftware</td><td>CasaXPS</td><td>2.3.15</td><td></td></tr></tbody></table>

selektive bereichsänderung des siliziumoberfläche benetzbarkeit durch gepulste uv-laser-bestrahlung in flüssigen umgebung

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Die Benetzbarkeit von Silizium (Si) ist einer der wichtigsten Parameter bei der Technologie der Oberflächen Funktionalisierung dieses Materials und Herstellung von Biosensor-Geräten. Wir berichten über ein Protokoll mit KrF- und ArF-Laser bestrahlt Si (001) Proben in einer flüssigen Umgebung mit geringer Anzahl von Impulsen eingetaucht ist und bei mäßig niedrigen Impuls Fluenzen Si Benetzbarkeit Modifizierung zu induzieren. Wafer für bis zu 4 h eingetaucht in 0,01% H 2 O 2 / H 2 O Lösung nicht messbare Veränderung ihrer Anfangskontaktwinkel (CA) ~ 75 ° zu zeigen. Jedoch die 500-Puls-KrF- und ArF-Laser-Bestrahlung eines solchen Wafer in einer Mikrokammer mit 0,01% H gefüllt 2 O 2 / H 2 O-Lösung bei 250 und 65 mJ / cm 2 sind, hat die CA nahe 15 ° verringert wird, was die Bildung einer superhydrophile Oberfläche. Die Bildung von OH-terminierten Si (001), ohne messbare Veränderung der Waferoberflächenmorphologie besitztwurde durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie und Rasterkraftmikroskopie-Messungen bestätigt. Die selektive Bereichs bestrahlten Proben wurden dann in einem biotinkonjugierten Fluorescein gefärbten Nanosphären Lösung für 2 Stunden eingetaucht, was zu einer erfolgreichen Immobilisierung von Nanokugeln in dem nicht-bestrahlten Bereich. Dies zeigt das Potential des Verfahrens zur selektiven Bereichs Biofunktionalisierung und Herstellung von fortschrittlichen Si-basierten Biosensor-Architekturen. Wir, die bei Impuls Fluenz von 65 mJ beschreiben auch ein ähnliches Protokoll der Bestrahlung von Wafern in Methanol (CH 3 OH) eingetaucht, mit einem ArF-Laser / cm 2 und in situ-Bildung eines stark hydrophoben Oberfläche von Si (001) mit dem CA-103 °. Die XPS-Ergebnisse zeigen, ArF Laser induzierte Bildung von Si (OCH 3) x Verbindungen verantwortlich für die beobachtete Hydrophobizität. Es wurden jedoch keine solchen Verbindungen, die durch XPS der Si-Oberfläche durch KrF-Laser in Methanol bestrahlt gefunden, was zeigt,die Unfähigkeit der KrF-Laser, um Methanol photodissociate und schaffen -OCH 3 Reste.

Diese repräsentative Ergebnisse haben in unseren bisherigen Veröffentlichungen 23,24 präsentiert. Abbildung 1 zeigt die CA vs. N (Anzahl der Impulse) auf Websites von KrF-Laser bei 250 mJ / cm 2 bestrahlt in DI H 2 O für verschiedene Konzentrationen von H 2 O 2 / H 2 O-Lösungen (z. B. 0,01, 0,02, 0,05 und 0,2%). Die CA nimmt mit zunehmender Impulszahl für die gesamte H 2 O 2 -Lösungen. Die minimale CA (~ 15 °) für die 0,02 und 0,...

Wir berichten von einem Verfahren der in situ Veränderung der HF behandelt Si (001) -Oberfläche in einer hydrophilen oder hydrophoben Zustand durch Bestrahlen Proben in Mikrofluidkammern mit H 2 O 2 / H 2 O-Lösung (0,01% -0,5%) oder Methanol-Lösungen gefüllt mittels gepulster UV-Laser mit einer relativen niedrigen Impulsfluenz.

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments besteht darin, die Bildung sowohl hydrophiler als auch hydrophober Oberflächen auf Silikon durch Bestrahlung mit Krypton-Fluorid- und Argon-Fluorid-Lasern an Proben zu demonstrieren, die in einer verdünnten Wasserstoffperoxidlösung oder in Methanol eingetaucht sind. Diese Methode kann dabei helfen, einige zentrale Fragen im Bereich der Wechselwirkung zwischen Laser und Halbleiter zu beantworten, insbesondere im Hinblick auf die selektive chemische Modifizierung von Halbleiteroberflächen, was für biosensorische Anwendungen geeignet sein könnte. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie zur in situ Steuerung der Oberflächenbeschaffenheit von Silizium angewendet werden kann, ohne dass ein Vakuum erforderlich ist.Morphologie des Halbleiters. Wir hatten zuerst die Idee zu dieser Methode. Wir untersuchen einen U-Laser-basierten Prozess zur selektiven Flächenbildung von Oberflächenfehlstellen, die in der Technologie verwendet werden.Nun, da die Quantenmalmischung vorliegt, ist die visuelle Demonstration dieser Methode entscheidend, da die Handhabung der Luftblasenpopulation in der einfachen Kammer sowie die Bestrahlung mit dem homogeni

selective-area-modification-silicon-surface-wettability-pulsed-uv

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Hier beschreiben wir eine einfache Methode zur Strukturierung oxidfreie Silizium und Germanium mit reaktiven organischen Monoschichten und demonstrieren Funktionalisierung der strukturierten Substraten mit kleinen Molekülen und Proteinen. Der Ansatz vollständig schützt Oberflächen durch chemische Oxidation, ermöglicht eine präzise Kontrolle über Funktion Morphologie und bietet leichten Zugang zu chemisch diskriminiert Muster.

Soft-Lithographie Funktionalisierung und Strukturierung Oxydfreie Silizium und Germanium

Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von Mikro Siliziumcantilevern biegsam Kulturoberflächen zur Messung der Kontraktionskraft der Muskelzellen in vitro. Zellkontraktion bewirkt Cantilever Biege, die gemessen werden können, aufgezeichnet und umgerechnet in die Messwerte von Kraft und bietet eine nicht-invasive und skalierbaren System zur Messung Kontraktionsfunktion in vitro.

Nutzung von Microscale Siliziumcantilevern to Cellular Kontraktionsfähigkeit beurteilen In-vitro-

Wir berichten, dass die Beugungsgrenze der konventionellen optischen Lithographie überwunden werden kann, indem die Übergänge organischer photochromer Derivate ausgenutzt werden, die durch ihre Photoisomerisierung bei niedrigen Lichtintensitäten induziert werden. 1-3 Dieser Artikel beschreibt unsere Herstellungstechnik und zwei Verriegelungsmechanismen, nämlich: Auflösung eines Photoisomers und elektrochemische Oxidation.

Strukturierung via Optical Saturable Transitions - Herstellung und Charakterisierung

A RT flüssige Oberflächenpassivierung Technik, um die Rekombination Aktivität von Bulk-Silizium-Defekte zu untersuchen beschrieben. Für die Technik erfolgreich ist, drei kritische Schritte erforderlich sind: (i) chemische Reinigen und Ätzen von Silizium, (ii) Eintauchen des Silizium in 15% Fluorwasserstoffsäure und (iii) Beleuchtungs für 1 min.

Leicht verbesserte Flusssäure Passivierung: eine empfindliche Technik zum Nachweis von Bulk-Silizium-Defekte

Zwei Arten von Oberflächen, polyesterbeschichteter Stahl und Polyester beschichtet mit einer Schicht aus Siliciumdioxid-Nanoteilchen, wurden untersucht. Beide Oberflächen wurden dem Sonnenlicht ausgesetzt, die wesentliche Änderungen in der Chemie und nanoskalige Topographie der Oberfläche zu bewirken, gefunden wurde.

Die Evolution der Silica-Nanopartikel-Polyester-Beschichtungen auf Oberflächen Sonnenlicht ausgesetzt

Einheitlicher Größe Nanopartikel können in Poly (methylmethacrylat) (PMMA) Photoresistfilme durch Elektronenstrahl (E-Strahl) Lithographie gemustert Schwankungen in Kontaktlochabmessungen entfernen. Das Verfahren beinhaltet die elektrostatische funnelling zum Zentrum und Ablagerung Nanopartikel in Kontaktlöchern, gefolgt von Photoresist-Reflow-und plasma- und Nassätzen Schritte.

Die Verwendung von Aufopferungs Nanopartikel zu entfernen, die Auswirkungen von Shot-Rauschen in Kontaktlöchern Vorgefertigte durch Elektronenstrahl-Lithografie

Oberfläche Herstellungsmethoden für gemusterte Ablagerung von Nanometer dicken Pinsel oder Mikrometer dick, querverbunden Filme von einer Azlactone-Block-Copolymer werden gemeldet. Kritischen experimentellen Schritte, repräsentative Ergebnisse und Grenzen der einzelnen Methoden werden diskutiert. Diese Methoden sind hilfreich für die Erstellung von funktionaler Schnittstellen mit maßgeschneiderten Körpermerkmale und einstellbaren Oberfläche Reaktivität.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

Diese Arbeit präsentiert Mikrofabrikationsprotokolle zur Erzielung von Hohlräumen und Säulen mit reentranten und doppelt reentranten Profilen auf SiO2/Si-Wafern mittels Photolithographie und Trockenätzung. Die resultierenden mikrotexturierten Oberflächen zeigen eine bemerkenswerte Flüssigkeitsabstoßung, die sich trotz der intrinsischen Benetzbarkeit von Kieselsäure durch eine robuste Langzeiteinschlussvon Luft unter Benetzungsflüssigkeiten auszeichnet.

Rendern von SiO2/Si Oberflächen Omniphobic durch Schnitzen von Gas-Entrapping Mikrotexturen bestehend reentrant und doppelt reentrant Hohlräume oder Säulen

Ein Protokoll für die metallunterstützte chemische Prägung von 3D-Mikroskala-Merkmalen mit einer Formgenauigkeit von sub-20 nm in feste und poröse Siliziumwafer wird vorgestellt.

Metallgestützte elektrochemische Nanoimprintierung von porösen und festen Siliziumwafern

Dieser Artikel zeichnet den Lebenszyklus eines Siliziumnitrid-Membranresonators nach, vom Design über die Herstellung bis hin zur Charakterisierung.

Herstellung und Charakterisierung von Siliziumnitrid-Membranresonatoren mit hoher Güte

Dieses Protokoll stellt eine lichtinduzierte Methode zur Herstellung glitschiger dreidimensionaler Strukturen durch sequentielle digitale Strukturierung und Transplantation auf silanbeschichteten nanoporösen Oberflächen vor. Dieser Ansatz ermöglicht die räumlich kontrollierte Bildung von rutschigen Bereichen, was eine strukturierte Flüssigkeitsabweisung und die quantitative Analyse der Grenzflächengleitfähigkeit ermöglicht, mit Anwendungen in der Flüssigkeitsmanipulation und Oberflächentechnik.

Lichtinduzierte Strukturierung und Veredelung für rutschige Oberflächen auf Basis silanbeschichteter nanoporöser Strukturen

Lernen Sie die selektive Oberflächenmodifikation von Silizium durch gepulste UV-Laserbestrahlung in flüssiger Umgebung. Diese Methode ermöglicht die gezielte Steuerung der Benetzbarkeit für Biosensoranwendungen.

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

Weitere Videos entdecken