Name: Análisis de Contacto Interfaces para individuales GaN nanocables Dispositivos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: Aprenda a caracterizar interfaces de contacto en dispositivos de nanocables de GaN individuales mediante la remoción de películas metálicas Ni/Au con cinta de carbono y microscopía electrónica de barrido.

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

Los autores desean agradecer a los individuos en la División del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, CO por su ayuda Quantum Electrónica y Fotónica.

El GaN NWs utilizado en estos experimentos se hicieron crecer por epitaxia-catalizador libre de haces moleculares (MBE) en Si (111) sustratos 9. El procedimiento general para la preparación de la suspensión NW del sustrato con el NWS como adulto se ilustra en la Figura 1. 1. Suspensión Nanowire Preparación <ol><li> Cleave una pequeña (&lt;5 mm x 5 mm) pieza de los Estados poseedores como adultas sobre el sustrato. </li><li> Llene un pequeño vial tapado con aproximadamente 1 ml de isopropanol (IPA). </li><li> Coloque la pieza escindido en el vial, cerrar la tapa y se somete a ultrasonidos durante aproximadamente 30 segundos a fin de eliminar el NWS del sustrato. Una vez preparada, la suspensión NW sigue siendo viable durante un período prolongado de tiempo. </li></ol> 2. Preparación del substrato Los sustratos utilizados están fuertemente dopadas (ρ ~ 0.001-0.005 Ω-cm) de 3 pulgadas de Si obleas con 200 nm de SiO térmicamente crecido-2 en ambos lados. <ol><li> Si elecontacto ctrical al sustrato de silicio se desea, grabar fuera del óxido de la parte trasera de la oblea usando un grabador RIE con las siguientes condiciones, O 2 flujo = 20 sccm, CHF 3 flujo = 50 sccm, -240 V sesgo, 120 W para 20 min. Este paso también ayuda a evitar la carga de la muestra durante la microscopía electrónica. </li><li> Después de grabado de óxido, de la oblea limpia sumergiendo boca abajo utilizando un soporte de trípode en un vaso de precipitados de 1000 ml con ~ 100 ml de acetona durante 5 min. </li><li> Retire la oblea a partir de acetona e inmediatamente enjuagar ambos lados de la oblea utilizando una jeringa de IPA a través de una vaso de precipitados vacío ml 1000, que se utilizará para los residuos de disolvente. </li><li> Repita el paso 2 con IPA. </li><li> Repita el paso 3 enjuagarse la oblea con H2O desionizada sobre el vaso de residuos de disolventes. </li><li> Repita el paso 2 con H2O desionizada </li><li> Blow oblea seco usando N comprimido seco 2. </li></ol> 3. Nanowire Dispersión <ol><li> Escindir el limpio wafer en 4 cuartos iguales. Cada trimestre tendrá 3 patrones de contacto depositadas en él en las áreas generales que se muestran en las Figuras 2A y B. </li><li> Sonicar el vial de NO suspensión antes de la dispensación con el fin de obtener una concentración de NO uniforme en la suspensión. </li><li> Establezca la micropipeta con el tamaño de colocación deseada (3-30 l) y dibujar la suspensión NW del vial. </li><li> Toma pedazo sustrato (oblea ¼) que será utilizado para la dispersión y asegúrese de que esté nivelado para que la suspensión NW no migra fuera de los bordes. </li><li> Dispensar la suspensión NO sobre la (oxidado) superficie delantera del sustrato de Si en el área general donde se deposita el patrón de contacto. Si se desea, depositar gotas adicionales de la suspensión de NO en la misma zona, después de que el disolvente de la gota anterior ha evaporado por completo. </li><li> Repita el paso 3.4 para las otras 2 áreas donde un patrón de contacto será. No aplique la suspensión NW de másde 1 carrera de crecimiento en una sola pieza de sustrato (¼ wafer) con el fin de evitar la contaminación cruzada. La dispersión de la suspensión NO sobre el sustrato se ilustra en las Figuras 2C y D. </li><li> Después de la caída definitiva del NW suspensión se haya evaporado, coloque la muestra en un soporte de trípode y sumergir suavemente en sucesivos baños de acetona e isopropanol para eliminar las impurezas no deseadas. Enjuague con H2O desionizada y secar en N 2. No utilice botellas de chorro o someter a ultrasonidos el disolvente durante este proceso de limpieza para evitar el exceso de eliminación de NWs de la superficie. </li></ol> 4. La fotolitografía de Contacto Modelo Utilizar técnicas de fotolitografía estándar para crear el patrón de contacto en una habitación limpia, con condiciones ambientales de ~ 20 ° C y una humedad relativa del ~ 40%. Intensidad Mask alineador (paso 4.6), el tiempo de exposición (paso 4.8) y desarrollar (pasos de 4,9) serán los equipos que dependen de unnd debe ajustarse para producir la máxima definición patrón con un despegue-resistencia (LOR) rebajada de aproximadamente 0,5 micras. <ol><li> Girar el despegue resistir en la muestra usando una receta de dos etapas de (1) 300 rpm durante 10 seg (2) 2000 rpm durante 45 seg. </li><li> Colocar la muestra en una placa caliente para cocer durante 5 minutos a 150-170 ° C. </li><li> Retire la muestra y dejar enfriar durante 30 segundos y luego girar sobre fotoprotector con una receta en dos etapas de (1) 1000 rpm durante 3 segundos (2) a 5.000 rpm durante 45 segundos. </li><li> Colocar la muestra en una placa caliente para cocer durante 1 minuto a 115 ° C. </li><li> Permita que la muestra se enfríe durante 1 min. </li><li> Calibrar alineador de la máscara a una intensidad de luz de ~ 1,90 mW / cm 2. </li><li> Cargue la muestra en alineador de la máscara, la máscara adecuada para el patrón de contacto instalado. </li><li> Traiga muestra en contacto con la máscara y exponer la muestra durante 24 segundos. </li><li> Desarrollar fotoprotector por agitación de la muestra en un vaso de precipitados de desarrollador durante 21 s. </li><li> Lavar con H2O desionizada y secar with N 2. </li></ol> 5. Pretratamiento de la Muestra Antes de la deposición de metal Antes de cargar las muestras en el evaporador de haz de electrones para la deposición de metal, dar la oblea modelada un tratamiento con ozono UV y una HCl: H 2 O baño. <ol><li> Cargue las muestras en el generador de ozono UV durante 10 minutos con un O 2 caudal de ultra alta pureza de 80 sccm. </li><li> Después de tratamiento con ozono UV, colocar las muestras en una HCl: H2O (01:10) de la solución durante 1 min a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague muestras con H2O desionizada y secar suavemente con N 2. </li></ol> 6. Haz de electrones de evaporación de Contacto Metales <ol><li> Inmediatamente después del tratamiento previo, montar las muestras a la placa utilizando tornillos y los clips y la platina seguro en el evaporador de haz de electrones. Asegúrese de que suficiente Ni y Au se encuentran disponibles para la deposición. </li><li> De bombeo cámara hasta que la presión es inferior a 1,3 x 10 -3 Pun (1 μTorr) (puede requerir a la bomba durante la noche). </li><li> Conjunto de alta tensión a 10 kV y comenzar la rotación de las muestras a 5 rpm. Asegúrese de obturador está cerrado. </li><li> Seleccione el crisol Ni e introduzca los parámetros de Ni en el monitor de frecuencia del cristal. Depósito 50 nm (500 Å) de Ni a una velocidad de depósito de ~ 0,1 nm / s. </li><li> Una vez que la fuente de Ni se ha enfriado lo suficiente (~ 15 min), cambie a Au crisol, cambiar los parámetros a los de Au, y depósito de 100 nm (1000 Å) de Au a una velocidad de depósito de ~ 0,1 nm / s. </li><li> Una vez Au crisol se haya enfriado (~ 10 min), la cámara de ventilación y descargar la muestra de la platina. Si no está seguro de espesor del metal, utilice un perfilómetro para determinar el espesor de Ni / Au. </li></ol> 7. Contacto Metal Lift-off <ol><li> Retire muestras de platina y colocar en un baño decapante fotoprotector a temperatura ambiente durante un par de horas para despegar el metal depositado en la fotoprotección. Si lo desea, elevar la temperatura del baño a unos 50-60 º C a Acceletasa de despegue. </li><li> Si el metal no se sale completamente, utilice una botella con atomizador de Remover PG a eliminar por la fuerza el metal no deseado restante de la superficie. No sonicar la muestra ya que esto puede causar que los nanocables de liberarse de metal. </li><li> Enjuague el removedor de PG de la muestra con IPA en un vaso de residuos de disolvente y colocar la muestra en un vaso de agua limpia IPA. </li><li> Repita el paso 7.3 utilizando H2O desionizada y luego se toca la muestra seca usando N2. </li></ol> 8. Contacto Recocido Dispositivos de prueba antes del recocido de contacto con el fin de compararlos con los dispositivos recocidos. Lleve a cabo el recocido de contacto de los Ni / Au películas usando un recocedor térmico rápido (RTA) con ultra-alta pureza N 2 / O 2 (03:01) como el gas de proceso. <ol><li> Espere por lo menos 24 horas después de la eliminación de los contactos de metal antes de muestras de recocido, para asegurar que los contactos metálicos han alcanzado el equilibrio después de la deposición. </li><li&gt; Purgar el RTA ejecutando el N 2 / O 2 a una temperatura de 650 ° C durante 5 min sin ningún muestras. </li><li> Cargue las muestras y ajustar la tasa de flujo de N 2 / O 2 a 1,4 SLPM. </li><li> Muestras de recocido a 550 ° C durante 10 min. La tasa de rampa de temperatura era de ~ 500 º C / min. </li></ol> 9. La eliminación de Ni / Au Cine Desde la retirada de la Ni / Au película es un proceso destructivo, los dispositivos suelen ser reflejados y probados antes de este paso. El procedimiento para la eliminación de Ni / Au película se ilustra en la Figura 3. <ol><li> Espere por lo menos 24 horas después del contacto recocido antes de retirar el Ni / Au película. </li><li> Escinden una pieza de la muestra de la zona de interés. Hacer seguro el tamaño de la muestra es lo suficientemente grande como para agarrar los bordes con pinzas sin tocar el área de interés. </li><li> Fije un soporte de pasador de talón SEM en un soporte de tal manera que el montaje puede ser fácilmente movido o quitado. </li><li> Coloque un pedazo de ccarbono onductive plana cinta sobre la superficie de montaje. El trozo de cinta de carbono debe ser mayor que el área de la película que se va a retirar. Una lengüeta de carbono conductor que es el tamaño exacto de la superficie de montaje funciona muy bien para esta aplicación. Aplique la cinta de carbono o en la ficha a la superficie de montaje lentamente y con cuidado para asegurarse de que la superficie sea lo más suave posible. </li><li> Antes de retirar el soporte de la cinta, con un dedo, presionar con fuerza sobre la cinta, de manera que quede bien adherido a la superficie de montaje. Esto es muy importante para que la cinta no sale con la muestra. </li><li> Tome un pedazo de muestra escindida y colocar suavemente el área de interés directamente en la cinta de carbono a lo largo del borde del montaje de manera que la zona de la muestra que se utilizó para la manipulación con pinzas está colgando fuera del borde (Figura 3A). Una vez que la muestra ha sido colocada en la cinta, no lo saque de reposicionamiento con el fin de evitar la destrucción de la Ni / Au película. </li><li> Presione firmemente hacia abajoa la parte posterior de la muestra con unas pinzas (Figura 3B). Tenga cuidado de no presionar demasiado sobre la muestra alrededor de la montura bordes ya que esto puede causar que la muestra se rompa. </li><li> Para retirar el sustrato, tomar una hoja de afeitar limpia o bisturí y suavemente empujar en entre el sustrato y la cinta a lo largo de los bordes de la muestra (Figura 3C). Repetir este proceso con cuidado, empujando la cuchilla de afeitar un poco más cada vez hasta que el sustrato fácilmente se puede desprender por el acaparamiento con pinzas. El uso de una fuerza excesiva puede romper la muestra. Para mantener la cinta se salga con sustrato, colocar un par de fórceps o una sonda en la zona de la cinta que es adyacente al sustrato cuando el sustrato haciendo palanca fuera (Figura 3C). El recocido Ni / Au película debe permanecer adherida a la cinta (Figura 3D). En promedio, este paso tardará cerca de 1 min para completar. </li><li> Imagen del recién retirado Ni / Au película usando SEM tan pronto como sea posible para unas para observar la interfaz recién expuesta de la película antes de que se contamine. </li></ol>

<ol><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%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Semiconductor nanowires.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).</li>
<li>Mater Res, A. nnuR. ev 34, 83-122 (2004).</li>
<li>Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+and+electronic+properties+of+oxygen+annealed+Au%2FNi+and+Pt%2FNi+contacts+to+p-type%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type.</a> 22, 186-193 (2007).</li>
<li>Chen, L. C., Ho, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effect+of+Heat+Treatment+on+Ni%2FAu+Ohmic+Contacts+to+p-Type%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type.</a> 176, 773-777 (1999).</li>
<li>Liday, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+NiOx-based+contacts+on+p-GaN%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.+Mater.+Electron%22%5BJournal%5D)">Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).</li>
<li>Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+epitaxial+Au%2FNi%2FAu+ohmic+contacts+to+p-GaN%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).</li>
<li>Ho, J. K., Jong, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-resistance+ohmic+contacts+to+p-type+GaN+achieved+by+the+oxidation+of+Ni%2FAu+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films.</a> J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).</li>
<li>Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+evolution+and+development+of+annealed+Ni%2FAu+contacts+to+GaN+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires.</a> Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).</li>
<li>Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneously+grown+GaN+and+AlGaN+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Crystal+Growth%22%5BJournal%5D)">Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires.</a> J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).</li>
<li>Herrero, A. M., Bertness, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+Dispersion+and+Surface+Pretreatment+for+Single+GaN+Nanowire+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).</li>
</ol>

No hay conflictos de interés declarado.

La técnica presentada permite el análisis del contacto / sustrato y el contacto / NO microestructura de dispositivos NW individuales. Las principales ventajas de esta técnica son su bajo coste y simplicidad. Se permite el análisis cualitativo y cuantitativo de la interfaz de contacto a gran escala con el sustrato, así como en una escala submicrométrico con NWs individuales. El uso de la cinta de carbono para la eliminación de la película y talones de pines SEM para el montaje de la muestra hace posible que el análisis m...

Dispositivos individual-NW se hacen mediante la dispersión de una suspensión NW sobre un sustrato aislante y la formación de almohadillas de contacto sobre el sustrato a través de la fotolitografía convencional y la deposición de metal, que se traduce en dispositivos de dos terminales formados al azar. Una gruesa película de SiO2 en una oblea de Si se utiliza típicamente como un sustrato aislante 1,2. Para los metales depositados en una superficie de SiO 2, un problema común que resulta del tratamiento de calor es la ocurrencia de la formación de huecos en el / SiO interfaz de metal 2. Además de agrietamiento y la deslaminación de la película de metal, esta formación de huecos puede afectar negativamente el rendimiento del dispositivo a partir de un aumento de la resistencia causada por una reducción del área de contacto. Ni / Au contactos oxidados en N 2 / O 2 atmósferas son el esquema de contactos predominante aplicado a p-GaN 3-7. Durante el tratamiento de calor en un 2 N / O 2, el Ni se difunde a la superficie para formar NiO y el Au se difunde hacia abajo a lasuperficie del sustrato. En este trabajo, la excesiva formación de huecos en los contactos / NW y el contacto / SiO 2 interfaces se demostró que se produzca durante el recocido de Ni / Au contactos para NWs sobre SiO2 8. La morfología de la superficie del recocido de Ni / Au película, sin embargo, no indica la existencia de huecos o el grado en que se ha producido la formación de huecos. Para hacer frente a este problema, hemos desarrollado una técnica para la eliminación de Ni / Au y los contactos de GaN NWs de SiO2 / sustratos de Si con el fin de analizar la interfaz del contacto con el sustrato y NWS. Esta técnica se puede utilizar para la eliminación de cualquier estructura de contacto que tiene una mala adherencia al sustrato. Los Ni / Au películas con GaN NWs incrustados en ellos se retiran del sustrato SiO2 con cinta de carbono. La cinta de carbono se adhiere a un pin estándar de montaje para la caracterización mediante el uso de microscopía electrónica de barrido (SEM) junto con varias otras herramientas. El procedimiento detallado para la fabrication de dispositivos individuales de GaN NW y análisis de su interfaz de la morfología de contacto se describen.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><fuerte>REACTIVOS y MATERIALES</fuerte></td></tr><tr><td>Resistencia al despegue</td><td>MicroChem</td><td>LOR 5A</td><td>Varía según la aplicación</td></tr><tr><td>Fotorresistente</td><td>Shipley</td><td>1813</td><td>Varía según la aplicación</td></tr><tr><td>Desarrollador</td><td>Rohm and Haas Electronic Materials</td><td>MF CD-26</td><td>Varía según la aplicación</td></tr><tr><td>Decapante</td> <td>fotorresistenteMicroChem</td><td>Nano Remover PG</td><td>Varía según la aplicación</td></tr><tr><td>Fuente de Ni</td><td>Materiales Avanzados Internacionales</td><td>99,999% de</td><td></td>pureza</tr><tr><td>Fuente de Au</td><td>Materiales Avanzados Internacionales</td><td>99,999% de pureza</td><td></td></tr><tr><td>SiO2/Si obleas Silicon</td><td>Valley Microelectronics</td><td>3 pulgadas < 100> N/As 0.001-0.005 ohm-cm, 200 nm de óxido térmico Cinta de</td><td></td></tr><tr><td>carbono</td><td>SPI Supplies</td><td>5072, 8 mm de ancho</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Los solventes son semiconductores estándar o de grado de investigación. El proveedor no es importante para el resultado experimental.</td></tr><tr><td colspan="4">Los gases de grabado iónico reactivo y los gases de recocido térmico son de alto grado de pureza. El proveedor no es importante para el resultado experimental.</td></tr><tr><td colspan="4"><fuerte>EQUIPO</fuerte></td></tr><tr><td>Limpiador ultrasónico</td><td>Cole-Palmer</td><td>EW-08849-00</td><td></td></tr><tr><td>Micropipeta</td> de baja potencia <td>Rainin</td><td>PR-200</td><td>Dosificado, puntas de eliminación</td></tr><tr><td>Grabador de iones reactivos</td><td>SemiGroup</td><td>RIE 1000 TP</td><td>Otros proveedores también utilizados con diferentes parámetros de proceso</td></tr><tr><td>Alineador de mascarillas</td><td>Karl Suss</td><td>MJB3</td><td>Otros proveedores también utilizados con diferentes parámetros de proceso</td></tr><tr><td>Limpiador de ozono UV</td><td>Jelight</td><td>Modelo 42</td><td>Otros proveedores también utilizados con diferentes parámetros</td></tr><tr><td>de proceso Evaporador de haz E</td><td>CPC</td><td>SC-6000</td><td>Otros proveedores también utilizados con diferentes parámetros de proceso</td></tr><tr><td colspan="4">* Los fabricantes y los nombres de los productos se proporcionan únicamente para completar. Estas citas específicas no constituyen una aprobación del producto por parte del NIST ni implican que productos similares de otras empresas serían menos adecuados.</td></tr></tbody></table>

análisis de contacto interfaces para individuales gan nanocables dispositivos

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Individual de nanocables de GaN (NW) dispositivos fabricados sobre SiO2 pueden exhibir una fuerte degradación después del recocido debido a la ocurrencia de la formación de huecos en el contacto / SiO interfaz 2. Esta formación de huecos puede causar agrietamiento y delaminación de la película de metal, que puede aumentar la resistencia o provocar una falla completa del dispositivo NW. Con el fin de abordar los problemas asociados con la formación de huecos, se desarrolló una técnica que elimina las películas Ni / Au contactos metálicos de los sustratos para permitir el examen y caracterización del contacto / sustrato y las interfaces de contacto / NW de dispositivos individuales GaN NW. Este procedimiento determina el grado de adhesión de las películas de contacto al sustrato y NWS y permite la caracterización de la morfología y la composición de la interfaz de contacto con el sustrato y nanocables. Esta técnica también es útil para evaluar la cantidad de contaminación residual que queda de la suspensión NW unaND desde procesos de fotolitografía en la superficie NW-SiO2 antes de la deposición de metal. Las medidas detalladas de este procedimiento se presentan para la eliminación de los recocidos Ni / Au contactos con dopado con Mg GaN NWs sobre un sustrato de SiO 2.

Un ejemplo de análisis SEM en recocidos de Ni / Au películas retirados del sustrato de SiO 2 usando cinta de carbono se muestra en la Figura 4. La superficie de una de Ni / Au de contacto antes de la eliminación se muestra en la Figura 4A. La parte inferior de la misma zona de la que en particular de Ni / Au película después de la eliminación se muestra en la Figura 4B. Comparación de la superficie y la morfología inferior puede ayudar a determinar si existe ...

Una técnica fue desarrollada que elimina películas Ni / Au contactos de metal de su sustrato para permitir la exploración y caracterización del contacto / sustrato y las interfaces de contacto / NW de dispositivos individuales de nanocables de GaN.

Análisis de Contacto Interfaces para individuales GaN nanocables Dispositivos

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

El objetivo general de este procedimiento es permitir el examen y la caracterización de las interfaces entre el sustrato de contacto y el nanocable de contacto en dispositivos individuales de nanocables de nitruro de galio. Esto se logra primero preparando una suspensión de nanocables y dispersándola sobre un sustrato. El segundo paso consiste en depositar los contactos de níquel y oro sobre los nanocables y luego realizar un recocido de la muestra.El paso final consiste en retirar los contactos de oro sobre níquel del sustrato adhiriéndolos a una cinta de carbono. Finalmente, se utiliza un microscopio electrónico de barrido para examinar las interfaces de contacto en busca de formación de vacíos. Este método puede ayudar a responder preguntas sobre cómo procesar nanocables semiconductores.En particular, nos proporciona una forma de evaluar qué tan bien se adhieren los contactos metálicos a los nanocables sobre el sustrato circundante. La demostración visual de este método es importante porque las técnicas de dispersión de nanocables y transferencia de películas pueden ser difíciles de aprender, ya que los pequeños detalles en el manejo y la colocación pueden tener un gran efecto en el rendimiento. Estaba examinando la muestra con un MEB cuando noté que un área del contacto metálico había comenzado a levantarse del sustrato.Cuando lo examiné más de cerca, noté que la parte inferior del contacto presentaba una morfología muy inusual. Para observar mejor dicha morfología de la parte inferior, desarrollé esta técnica: primero, separe un pequeño trozo de los nanocables de nitruro de galio crecidos sobre un sustrato de silicio 1 1 1 y colóquelo en un pequeño vial con un mililitro de isopropanol. Sometí el vial a sonicación durante 30 segundos con el fin de separar los nanocables de su sustrato de anclaje.Luego, limpie una oblea de silicio sumergiéndola boca abajo en acetona utilizando un soporte de trípode. Después de cinco minutos, retire la oblea de la acetona y enjuague ambas caras de la oblea usando una botella de goteo con isopropanol. A continuación, sumerja la oblea en un vaso de precipitados con 100 mililitros de isopropanol.Después de cinco minutos, retire la oblea y enjuáguela con agua desionizada antes de colocarla en otro vaso de precipitados con agua desionizada. Después de cinco minutos en el agua, retire la oblea y séquela con una corriente de nitrógeno. Nuevamente, someta el vial de nanocables a ultrasonido durante 30 segundos.Luego, pipetee 30 microlitros de la solución sobre cada una de las tres regiones de la superficie oxidada de un cuarto de oblea limpia; asegúrese de que la oblea esté nivelada para que la suspensión de nanocables no migre hacia los bordes. Después de que la última gota de la suspensión de nanocables haya evaporado, coloque la muestra en baños sucesivos de acetona e isopropanol para eliminar impurezas no deseadas.Luego enjuague un cuarto de oblea con agua desionizada y seque con nitrógeno. No utilice botellas de presión ni someta al solvente a ultrasonido durante el proceso de limpieza. Para evitar la remoción excesiva de nanocables de la superficie, agregue una capa de LOR cinco A para el levantado.Aplicar el resist sobre el oblea de silicio con los nanocables dispersos añadiendo uno o dos mililitros del resist encima de los nanocables, y centrifugar la muestra a 300 RPM durante 10 segundos, seguido de 2000 RPM durante 45 segundos. Después de la centrifugación, eliminar los residuos de LOR 5 A de los bordes de la muestra limpiándolos con micro chem nano EBR pg. A continuación, transferir la muestra a una placa calefactora y hornearla a 150-170 grados Celsius.Después de cinco minutos, retire la muestra de la placa calefactora y déjela enfriar durante 30 segundos. Una vez enfriada, coloque la muestra nuevamente en el spin códificador y agregue de uno a dos mililitros de mega depósito SPR 6 61 0.0. Resistencia fotográfica para cubrir la superficie; aplique el recubrimiento mediante centrifugado durante 35 segundos a 3000 RPM.Luego, transfiera la muestra a una placa calefactora y séquela durante un minuto a 95 grados Celsius. A continuación, coloque la máscara y después la muestra en el alineador de máscaras. Exponga la muestra con una dosis de 240 milijulios por centímetro cuadrado.Luego, revele la resistencia fotográfica agitando la muestra en un vaso de precipitados con micro posit MF 26, un revelador, durante aproximadamente 60 segundos o hasta que esté completamente revelada. Una vez revelada, enjuague la muestra con agua desionizada y luego séquela con un flujo de nitrógeno. Coloque las muestras en un generador de ozono UV y expóngalas al ozono durante 10 minutos, haciendo fluir oxígeno de ultra alta pureza a un caudal de 80 centímetros cúbicos estándar por minuto a través del dispositivo.Después del tratamiento con la zona de OZ, coloque las muestras en una mezcla al 10% de ácido clorhídrico durante un minuto a temperatura ambiente. Luego retire las muestras y enjuáguelas con agua desionizada y séquelas con un chorro de nitrógeno. Monte las muestras secas en el evaporador por haz de electrones asegurándolas al platino mediante tornillos y pinzas.Luego, fije el platino en el evaporador por haz de electrones y cargue los crisoles de níquel y oro en el dispositivo. Reduzca la presión en la cámara hasta que esté por debajo de un microtorr. Dependiendo de la potencia de la bomba, esto puede tardar desde unas pocas horas hasta toda la noche.Luego, ajuste el alto voltaje a 10 kilovoltios, asegúrese de que el obturador esté cerrado y comience a rotar las muestras a cinco RPM. A continuación, seleccione el crisol de níquel, establezca la velocidad de deposición en 0,1 nanómetros por segundo y deposite 500 nanómetros de níquel sobre las muestras. Al finalizar, permita que la fuente se enfríe durante 15 minutos y luego cambie al crisol de oro.Establezca la velocidad de deposición de oro en 0,1 nanómetros por segundo y deposite 100 nanómetros sobre las muestras. Una vez finalizada la deposición, espere 10 minutos para que el crisol de oro se enfríe, luego ventile la cámara y retire la muestra Platin. Retire las muestras del PLA y colóquelas en un baño de fotoresist.Dejar en el decapante a temperatura ambiente durante varias horas para eliminar el metal depositado sobre la resistencia fotográfica, si se desea. Elevar la temperatura del baño a aproximadamente 50-60 grados Celsius para acelerar el proceso. Realizar el desprendimiento tras varias horas. Verificar si el metal se ha separado completamente de la resistencia fotográfica.Utilice una pipeta o una botella de spray del removedor de resistencia fotolitográfica para eliminar con fuerza cualquier metal no deseado restante de la superficie. Luego, enjuague toda la muestra con isopropanol, seguido de agua desionizada, y posteriormente seque las muestras con nitrógeno tras su eliminación, al menos 24 horas antes de recocer las muestras.Luego, purifique el recocido térmico rápido con tres partes de nitrógeno por una parte de oxígeno a un caudal de 1,4 litros por minuto a 650 grados Celsius durante cinco minutos sin ninguna muestra en su interior. A continuación, reduzca la temperatura a 550 grados Celsius. Cargue las muestras y recuénzalas durante 10 minutos.Comience colocando cuidadosamente un trozo de cinta de carbono sobre un soporte de espiga para SEM de modo que quede lo más liso posible. Antes de retirar el respaldo de la cinta, presione fuertemente con un dedo para asegurar que quede bien adherida al soporte. Tome la muestra y coloque suavemente la zona de interés directamente sobre la cinta de carbono a lo largo del borde del soporte, de forma que la parte de la muestra que se manipuló con pinzas quede colgando fuera del borde.Una vez que la muestra se haya colocado sobre la cinta, no la retire para reposicionarla. Para evitar destruir la película, presione firmemente la parte posterior de la muestra utilizando pinzas. Tenga cuidado de no presionar demasiado alrededor de los bordes del soporte porque esto podría hacer que la muestra se rompa.Luego, tome una cuchilla limpia o un escalpelo y empuje suavemente entre el sustrato y la cinta por los bordes de la muestra hasta que el sustrato pueda separarse fácilmente agarrándolo con pinzas. Usar demasiada fuerza puede romper la muestra, lo que impide que la cinta se desprenda con el sustrato. Coloque un par de pinzas sobre el área de la cinta que está adyacente al sustrato.Al desprenderlo, la película defectuosa de níquel-oro debe permanecer adherida a la cinta, y la película recién retirada de níquel-oro debe examinarse mediante MEB tan pronto como sea posible para observar la interfaz recién expuesta antes de que se contamine. Aquí se muestran imágenes de MEB de la película de aluminio níquel-oro antes y después de ser retirada del sustrato de dióxido de silicio utilizando cinta de carbono. La muestra de la derecha no recibió limpieza previa antes de la deposición del metal, y la contaminación residual produjo una distribución no uniforme de vacíos y grandes vacíos macroscópicos que se asemejan a ampollas.Una aplicación importante de esta técnica consiste en analizar la morfología de la interfaz del nanocable de contacto mediante imágenes de CM de la parte inferior de películas de níquel oro inclinadas que se han depositado sobre nanocables dispersos en dióxido de silicio. Se muestran aquí sustratos de silicio. Imágenes de alto aumento como las que se observan en el lado derecho permiten el examen de la interfaz nanocable de contacto. La imagen de SCM en la parte inferior derecha carece del nanocable, lo que permite estudiar con mayor facilidad la interfaz entre el contacto y el cable ausente. La presencia de esta contaminación residual puede provocar un aumento significativo en el número de huecos observados en la interfaz entre el contacto y el sustrato. Al cuantificar el grado de formación de huecos en la interfaz entre el contacto y el sustrato, puede evaluarse la eficacia de diferentes métodos de limpieza.Estos experimentos se centraron en la eficacia de los diversos métodos de limpieza previa a la deposición de oro níquel sobre el dióxido de silicio para la eliminación de contaminación residual. Esto destaca la ventaja evidente de utilizar la limpieza con zona UVO y HCl antes de la deposición de los metales. Tras ver este video, debería tener una buena idea de cómo dispersar nanohilos sobre un nuevo sustrato, depositar contactos metálicos en rodilla sobre los nanohilos y eliminar los contactos metálicos para examinar la interfaz de contacto de los nanohilos mediante este procedimiento.Pueden realizarse técnicas adicionales, como la espectroscopía de energía dispersiva de rayos X, para responder preguntas adicionales, como la composición de capas.

analysis-of-contact-interfaces-for-single-gan-nanowire-devices

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Se describe la fabricación de dispositivos y un protocolo de medición para biosensores de alta frecuencia basados ​​en nanotubos de carbono. La técnica de detección de alta frecuencia mitiga el efecto de apantallamiento iónica fundamental (de Debye) y permite nanotubo biosensor para ser operado en soluciones de elevada fuerza iónica donde biosensores electrónicos convencionales fallan. Nuestra tecnología ofrece una plataforma única para los puntos de atención (PDA) biosensores electrónicos que...

La fabricación de nanotubos de carbono de alta frecuencia Nanoelectrónica biosensor para la detección in High Solutions fuerza iónica

En este trabajo se presenta un protocolo detallado para la fabricación de puertas definidas por puntos cuánticos semiconductores laterales en heteroestructuras de arseniuro de galio. Estos dispositivos a nanoescala se utilizan para atrapar a pocos electrones para su uso como bits cuánticos en el procesamiento de información cuántica o de otros experimentos mesoscópicas tales como mediciones de conductancia coherentes.

Nanofabrication de Puerta definidos GaAs / AlGaAs laterales puntos cuánticos

Se proporciona un procedimiento detallado para el dopaje superficial de las interfaces de silicio. El dopaje superficial ultra superficial se demuestra mediante el uso de monocapas que contienen fósforo y un proceso de recocido rápido. El método se puede utilizar para el dopaje de superficies de áreas macroscópicas, así como de nanoestructuras.

Dopaje por contacto monocapa de superficies de silicio y nanohilos utilizando compuestos organofosforados

Los nanohilos de plata pueden transportar simultáneamente electrones e información óptica en forma de plasmones de superficie. Aquí se describe un procedimiento para realizar un circuito compartido de este tipo y se evalúan las limitaciones en la propagación de ambos portadores de información.

Evaluación del transporte plasmónico en nanocables de plata portadores de corriente

Describimos los enfoques para la fabricación de dispositivos y la caracterización eléctrica de nanoestructuras semiconductoras de capa de diseleniuro de molibdeno (MoSe2) con diferentes espesores. Además, se describe la fabricación de contactos óhmicos para nanocristales de2 capas de MoSe mediante el método de deposición de haz de iones focalizados utilizando platino (Pt) como metal de contacto.

Óhmico Contacto Fabricación Usando una técnica enfocada-ion Beam y Eléctrica Caracterización de Nanoestructuras capa semiconductora

Se presenta un método para el crecimiento de nanotubos de carbono alineados verticalmente a baja temperatura y la posterior fabricación de estructuras de prueba eléctricas de interconexión vertical utilizando la fabricación de semiconductores.

Fabricación de Baja Temperatura de nanotubos de carbono Interconexiones verticales Compatible con la tecnología de semiconductores

Describimos los pasos clave para la biodetección mediante el uso de transistores de efecto de campo de nanocables de polisilicio, incluida la preparación del dispositivo y la inmovilización y confirmación de una sonda molecular de ADN en la superficie del nanocable, así como las condiciones para la detección de ADN.

Preparación de silicio de nanocables de transistor de efecto de campo de químicos y biosensores Aplicaciones

En este papel, flujo dielectroforesis asistida se demuestran para el automontaje de dispositivos nanocable. La fabricación de un transistor de efecto de campo de nanocable de silicio se muestra como un ejemplo.

Asistida por flujo dielectroforesis: Un método de bajo costo para la fabricación de dispositivos de nanocable procesables en solución de alto rendimiento

Aquí, presentamos un protocolo para controlar el número de portador en sólidos mediante el electrolito.

Campo eléctrico Control de Estados electrónicos en WS2 nanodispositivos de electrolito que bloquean

Aquí, presentamos un protocolo para la fabricación de un electrodo nanopore inalámbricas cerradas y posterior medición electroquímica de colisiones de nanopartículas individuales.

Un electrodo Nanopore inalámbricas cerradas para el análisis de las nanopartículas individuales

Este protocolo describe el uso de nanohilos de silicio para la biomodulación óptica intracelular de la célula en un método simple y fácil de realizar. La técnica es altamente adaptable a diversos tipos de células y se puede utilizar para aplicaciones in vitro e in vivo.

Nanohilos de silicio y estimulación óptica para investigaciones de acoplamiento eléctrico intra e intercelular

Aprenda a caracterizar interfaces de contacto en dispositivos de nanocables de GaN individuales mediante la remoción de películas metálicas Ni/Au con cinta de carbono y microscopía electrónica de barrido.

Análisis de Contacto Interfaces para individuales GaN nanocables Dispositivos

Explorar más videos