Name: Dopaje por contacto monocapa de superficies de silicio y nanohilos utilizando compuestos organofosforados (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-02T21:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Aprende el método de dopaje por contacto con monocapa para crear perfiles de dopaje ultra superficiales en obleas y nanohilos de silicio mediante recocido térmico rápido.

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Este trabajo fue parcialmente financiado por el centro Farkas para procesos inducidos por la luz.

1. Limpieza de superficies
<ol>
	<li>Prepare la solución ácida de piraña mezclando peróxido de hidrógeno 1:3 (30%) y ácido sulfúrico concentrado. 
	Precaución: Las soluciones de piraña son agentes oxidantes extremadamente fuertes y peligrosos y deben usarse con extrema precaución. Estas soluciones pueden explotar en contacto con disolventes orgánicos. Solo personal calificado con la capacitación y el equipo de seguridad adecuados puede realizar el procedimiento.</li>
	<li>Coloque los sustratos (utilizados posteriormente como sustratos donantes y objetivo) en el soporte adecuado e insértelos en la solución de piraña durante 15 min.</li>
	<li>Enjuague las muestras con agua desionizada 3 veces.</li>
	<li>Prepare la solución base de piraña mezclando hidróxido de amonio 1:1:5 (25%), peróxido de hidrógeno (30%) y agua desionizada.</li>
	<li>Coloque los sustratos (utilizados posteriormente como sustratos donantes y objetivo) en el soporte adecuado e insértelos en la solución base de piraña y colóquelos en un baño ultrasónico a 60 °C durante 8 min.</li>
	<li>Enjuague las muestras con agua desionizada 3 veces.</li>
	<li>Enjuague las muestras en etanol y luego séquelas con un chorro de nitrógeno.</li>
	<li>Secar las muestras en un horno a 115 °C durante 10 min.</li>
</ol>
2. Formación de monocapas
<ol>
	<li>Prepare una solución v/v al 1% de tetraetil metilendifosfonato en mesitileno.</li>
	<li>Coloque los sustratos donantes en un vial seguro a presión que contenga la solución de mesitileno de metilendifosfonato, selle y caliente a 100 °C durante 2 hr. 
	Importante: Calentar el disolvente en un vial sellado genera presión. Se debe tener cuidado de que el recipiente utilizado sea apropiado y resista la presión generada. El vial cerrado con disolvente no debe calentarse cerca o por encima del punto de ebullición del disolvente. El vial no se puede abrir mientras esté caliente.</li>
	<li>Deje que el vial se enfríe, abra el vial y enjuague las muestras 3 veces en mesitileno, 3 veces en diclorometano y séquelo con secador bajo la corriente de nitrógeno. 
	* Para el dopaje de nanocables continúe con el paso 3, para el dopaje de obleas pase al paso 5.</li>
</ol>
3. Síntesis de nanocables
<ol>
	<li>Limpie un portaobjetos de vidrio de microscopio en plasma de oxígeno durante 2 minutos.</li>
	<li>Aplique unas gotas de solución de poli-L-lisina en el portaobjetos para cubrirlo por completo, espere 5 minutos, luego enjuague con agua desionizada y seque con nitrógeno.</li>
	<li>Aplique unas gotas de solución coloidal de oro en el portaobjetos para cubrirlo por completo, espere 2 minutos, luego enjuague con agua desionizada y seque con nitrógeno.</li>
	<li>Elimine los contaminantes orgánicos mediante el uso de plasma de oxígeno durante 30 segundos.</li>
	<li>Inserte el portaobjetos de vidrio con nanopartículas de oro en una cámara CVD y evacúe.</li>
	<li>Preequilibrar la cámara a 440 °C, 35 torr y 50 sccm de caudal deH2.</li>
	<li>Inicie el proceso de deposición haciendo fluir gas SiH4, flujo de 2 sccm. Realice el proceso CVD durante 30 minutos para obtener nanocables de aproximadamente 50 μm de longitud.</li>
	<li>Mida la longitud de los nanocables (por SEM o por microscopio óptico utilizando un filtro de campo oscuro). Si el uso de un microscopio óptico mide la longitud de los nanocables que se encuentran en los bordes de la muestra, debería ser fácil encontrar un cable que sobresalga paralelo a la superficie.</li>
</ol>
4. Fundición de Nanocables sobre Sustrato
<ol>
	<li>Suspenda los nanocables en etanol. Coloque el portaobjetos con la película de nanocables preparada en el paso 3 en un vial y agregue etanol para cubrir el portaobjetos con un nivel de exceso de líquido de ~1 cm.</li>
	<li>Sonicar el vial durante 3 segundos, la solución debe volverse ligeramente turbia. 
	Importante: Los nanocables suspendidos tienden a agregarse ya que la suspensión no es estable; Por lo tanto, debe usarse poco después de la preparación, antes de que se produzca la agregación.</li>
	<li>Coloque el sustrato Si3N4/SiO2/Si sobre una placa calefactora precalentada a 150 °C. Agregue unas gotas de suspensión de nanocables sobre la superficie calentada. Una vez que el líquido se seca, verifique la densidad de los nanocables en la superficie siguiendo el proceso de colada en gota utilizando un microscopio óptico con filtro de campo oscuro. Con el fin de lograr un alto rendimiento de los dispositivos de nanocables individuales, el proceso debe dar como resultado una densidad de superficie de aproximadamente 100 nanocables por 1mm2 con una longitud mínima de nanocables de ~ 20 μm.</li>
</ol>
5. Recocido térmico rápido
<ol>
	<li>Coloque el sustrato objetivo (oblea de Si intrínseca o nanocables fundidos en un sustrato de los pasos anteriores) en el sustrato donante, de modo que el objetivo quede orientado hacia el sustrato donante.</li>
	<li>Coloque los dos sustratos en la cámara RTA y cierre la puerta de la cámara.</li>
	<li>Evacua la cámara, purga con argón y vuelve a evacuar. Este paso garantiza que no queden oxígeno u otros residuos de gas no deseados en la cámara.</li>
	<li>Recocer los sustratos a la temperatura y el tiempo deseados. El nivel de dopaje, indicado por el valor de resistencia de la lámina, depende del tiempo de recocido y de la temperatura (Figura 1). Se demuestra un proceso de temperatura de recocido de 1.000 ºC y tiempo de recocido de 40 seg. Por lo general, se aplican tiempos de recocido de 5 a 120 segundos. El tiempo de rampa de temperatura debe ser lo más corto posible, dependiendo de las especificaciones del sistema de recocido. Aquí, se utiliza un tiempo de rampa de 6 segundos desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de proceso.</li>
</ol>
6. Mediciones de resistencia de la hoja
<ol>
	<li>Sumerja la muestra dopada con MLCD en una solución de ácido fluorhídrico al 1% durante 5 minutos para eliminar la capa de óxido.</li>
	<li>Enjuague con agua desionizada, isopropanol y seque con chorro de nitrógeno.</li>
	<li>Mida la resistencia de la hoja utilizando una configuración de sonda de cuatro puntos. Para este ejemplo, se utiliza el Jandel RM3-AR y tiene un sistema automático de medición de resistencia de chapa dedicado. La corriente típica aplicada está en el rango de 1-10 μA.</li>
</ol>
7. Fabricación y caracterización de dispositivos de nanocables
<ol>
	<li>Calentar la muestra en una placa caliente a 120 °C durante 5 min.</li>
	<li>Spin coat AZ nLOF2020 fotorresistente a 4.000 rpm.</li>
	<li>Hornee la muestra a 110 °C durante 75 segundos con una placa calefactora al vacío.</li>
	<li>Exponga a 40 mJ/cm2 con una fuente de luz de 365 nm utilizando un alineador de máscara y la máscara de patrón de electrodos.</li>
	<li>Vuelva a hornear las muestras después de la exposición a 110 °C durante 75 segundos en una placa calefactora al vacío.</li>
	<li>Revele las muestras en AZ726MIF solución durante 70 segundos, enjuague con agua desionizada y seque con chorro de nitrógeno.</li>
	<li>Evapore 100 nm de níquel mediante un evaporador de haz de electrones.</li>
	<li>Realice el despegue con disolvente de N-metil-2-pirrolidona (NMP) caliente (80 °C).</li>
	<li>Inspeccione el sustrato para localizar los dispositivos NW-FET formados con éxito en el proceso y registrar sus ubicaciones. Esto se puede hacer fácilmente usando un microscopio óptico con filtro de campo oscuro, siempre que se formen marcadores de dirección.</li>
	<li>Mida las curvas I-V de los dispositivos seleccionados mediante el uso de un analizador de dispositivos semiconductores y una configuración de estación de sonda. Coloque la muestra en la platina conductora que está conectada al analizador como terminal de puerta. Utilice la cámara del microscopio de la estación de sonda para acercarse a las agujas de la sonda cerca de los electrodos del dispositivo y toque suavemente los electrodos con las agujas. Las agujas deben estar conectadas como terminales de fuente y drenaje al analizador.</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>

No se declaran conflictos de intereses.

MLCD es un método simple y reproducible. Sin embargo, se debe prestar atención a la limpieza de la superficie y la formación de monocapas. La limpieza piraña de las superficies antes del proceso MLCD es importante no solo con el fin de evitar posibles impurezas, sino también para la inicialización de la superficie para la formación de monocapa reproducible que proporciona resultados reproducibles entre procesos. El tratamiento con pirañas da como resultado la hidroxilación de los grupos de superficie que se requiere para...

El dopaje superficial controlado de estructuras semiconductoras con áreas macroscópicas, así como a nanoescala, es importante para arquitecturas avanzadas de dispositivos semiconductores como FinFet2,3, así como para dispositivos basados en nanoestructuras como sensores basados en nanocables y fotovoltaicos4-7. Recientemente introdujimos el dopaje de contacto monocapa (MLCD) para el dopaje superficial repetible y uniforme de interfaces de silicio con dimensiones macroscópicas y nanométricas con control sobre la dosis de dopante y el perfil de difusión1. Una característica importante de la MLCD es la restricción de la formación de monocapas a un sustrato que se denomina "sustrato donante". MLCD simplifica algunos de los pasos del proceso necesarios para el dopaje por contacto monocapa (MLCD) y proporciona capacidades complementarias de dopaje de superficie8. Una vez que el sustrato donante se carga con la monocapa que contiene dopante mediante el uso de química de superficie autolimitada, el sustrato donante se pone en contacto con el sustrato destinado al dopaje, denominado "sustrato objetivo", y ambos sustratos se recocen mientras están en contacto. Durante el proceso de recocido, los átomos dopantes se difunden tanto en el sustrato donante como en el objetivo, y se activan a temperatura elevada. Dado que MLCD no requiere la implantación de átomos dopantes a alta energía, no se causa daño estructural a la red semiconductora durante el proceso y no se requiere ningún paso de recocido adicional. Un buen control sobre la difusión del dopante es posible mediante el control de los parámetros del proceso térmico rápido. Se logran fácilmente longitudes de difusión de dopante ultra superficiales y uniformes de hasta unos pocos nanómetros. La separación de la monocapa de la secuencia del proceso simplifica el proceso, permite un mayor control sobre los parámetros del proceso y abre nuevas posibilidades para esquemas de dopaje que no eran posibles con el uso de otros métodos. Alcanzar un nivel de dopante tan alto como el límite de solubilidad del fósforo en silicio es posible mediante múltiples procesos de dopaje MLCD aplicados sucesivamente. En resumen, los métodos tradicionales de dopaje sufren de limitaciones intrínsecas para fabricar perfiles de dopaje ultra superficiales. Esto se debe a las variaciones estadísticas inherentes de las concentraciones de la fuente, la dosis total y la distribución de energía, que son inherentes a las bajas energías de implantación requeridas para la implantación ultra superficial. MLCD proporciona un medio simple para el dopaje de superficie, este es el resultado de las características únicas de MLCD que se basan en el control preciso de la dosis y la ubicación del dopante a escala atómica mediante la utilización de una química de superficie robusta para generar la fuente de dopante con una química monocapa autolimitada formada exclusivamente en la superficie del semiconductor.

<table><tbody><tr><td>Obleas de silicio de alta pureza</td><td>Topsil-50</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>nm Si3N4/50 nm SiO2/Si obleas Silicon</td><td>Valley Microelectronics-Ácido</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>sulfúrico 98%</td><td>BioLab</td><td>19550523</td><td></td></tr><tr><td>Peróxido de hidrógeno 30%</td><td>J.T. Baker</td><td>2190-03</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de amonio 25%</td><td>J.T. Baker</td><td>6051</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>J.T. Baker</td><td>8025</td><td></td></tr><tr><td>Mesitileno</td><td>Sigma</td><td>M7200</td><td></td></tr><tr><td>Diclorometano</td><td>Macron</td><td>4881-06</td><td></td></tr><tr><td>Tetraetilo metilendifosfonato</td><td>Aldrich</td><td>359181</td><td></td></tr><tr><td>Aceite mineral</td><td>Sigma</td><td>M3516</td><td></td></tr><tr><td>Ácido fluorhídrico 49%</td><td>J.T. Baker</td><td>9564-06</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05</td><td></td></tr><tr><td> N-Metil-2-pirrolidona </td><td>J.T. Baker</td><td>9397-05</td><td></td></tr><tr><td>AZ nLOF2020</td><td>AZ Materiales Electrónicos</td><td>nLOF 2020</td><td></td></tr><tr><td>AZ 726 MIF AZ</td><td>Materiales Electrónicos AZ</td><td>726 MIF</td><td></td></tr><tr><td>Solución de poli-L-lisina</td><td>Sigma</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>Coloide de oro solución</td><td>Ted Pella</td><td>82160-80</td><td></td></tr><tr><td>RTA sistema</td><td>AnnealSys</td><td>MicroAS</td><td></td></tr><tr><td>Hoja de sonda de 4 puntos sistema de medición de resistencia</td><td>Jandel</td><td>RM3-AR</td><td></td></tr><tr><td>Alineador de mascarillas</td><td>Suss</td><td>MA06</td><td></td></tr><tr><td>Evaporador e-Beam</td><td>VST</td><td>TFDS-141E</td><td></td></tr><tr><td>Analizador de semiconductores</td><td>Agilent</td><td>B1500A</td><td></td></tr><tr><td>Sistema CVD</td> <td>-</td><td></td> <td>Construido en casa</td></tr></tbody></table>

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

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

El dopaje de contacto monocapa (MLCD) es un método sencillo para el dopaje de superficies y nanoestructuras1. MLCD da como resultado la formación de perfiles de dopaje altamente controlados, ultra superficiales y afilados a escala nanométrica. En el proceso MLCD, la fuente de dopante es una monocapa que contiene átomos de dopante.
En este artículo se demuestra un procedimiento detallado para el dopaje superficial de sustrato de silicio, así como de nanocables de silicio. La fuente dopante de fósforo se formó utilizando una monocapa de tetraetilo metilendifosfonato sobre un sustrato de silicio. Este sustrato que contiene monocapa se puso en contacto con un sustrato objetivo de silicio intrínseco prístino y se recoció mientras estaba en contacto. La resistencia de la lámina del sustrato objetivo se midió utilizando una sonda de 4 puntos. Los nanocables de silicio intrínseco se sintetizaron mediante un proceso de deposición química de vapor (CVD) utilizando un mecanismo de vapor-líquido-sólido (VLS); Las nanopartículas de oro se utilizaron como catalizador para el crecimiento de nanocables. Los nanocables se suspendieron en etanol mediante una sonicación suave. Esta suspensión se utilizó para lanzar los nanocables sobre sustrato de silicio con una capa superior dieléctrica de nitruro de silicio. Estos nanocables se doparon con fósforo de manera similar a como se usaron para la oblea de silicio intrínseco. Se utilizó el proceso de fotolitografía estándar para fabricar electrodos metálicos para la formación de un transistor de efecto de campo basado en nanocables (NW-FET). Las propiedades eléctricas de un dispositivo de nanocables representativo se midieron mediante un analizador de dispositivos semiconductores y una estación de sonda.

Los resultados representativos del proceso de dopado superficial mediante MLCD con fósforo se muestran en la Figura 1. Obleas de silicio intrínseco fueron tratadas con MLCD con fósforo, lo que resultó en una disminución monótona de los valores de resistencia de hoja. Los valores de resistencia de hoja disminuyen con tiempos de recocido más largos y temperaturas de recocido más altas, como se muestra en las tres trazas de la Figura 1. Los valores de resistencia de hoja pueden correlaciona...

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

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

El objetivo general del siguiente experimento es demostrar la dopificación superficial de obleas de silicio y nanocables mediante el uso del método de dopificación por contacto con monocapa. Esto se logra haciendo reaccionar un sustrato donador con una solución precursora para la formación de una monocapa autoensamblada. La monocapa contiene átomos de dopante potenciales y sirve como una fuente de dopante bien definida y limitada.Como segundo paso, el sustrato donador entra en contacto con el sustrato objetivo, y ambos se colocan en un sistema de anillado térmico rápido. Durante el proceso de anillado, las moléculas de la monocapa se descomponen y los átomos de dopante se difunden y activan en ambos sustratos, el donador y el objetivo. A continuación, se separan los dos sustratos y se utiliza un montaje de cuatro puntas para medir la resistencia sheet.Los resultados muestran una disminución típica de los valores de resistencia de hoja medidos para los sustratos objetivo, realizados durante diversos tiempos y temperaturas de recocido. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes como la implantación iónica es que permite la formación sencilla, aunque fiable, de perfiles de dopado muy poco profundos. Este método es útil para el dopado superficial de todas las obleas, así como de nanoestructuras.También puede utilizarse en otros sistemas, como arquitecturas de dispositivos 3D, entre otros. Identifique el silicio y la silicona con sustratos dieléctricos que se utilizarán como objetivo y donante, y prepárese para trabajar con soluciones piraña. Obtenga suficiente solución piraña ácida de peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico para cubrir los sustratos; aquí, aproximadamente 120 mililitros.Tenga extrema precaución al trabajar con la solución de piraña. Coloque los sustratos en un portador adecuado. Introduzca el portador en la solución de piraña durante 15 minutos.Después de 15 minutos, retire el portador con las muestras y enjuague todo con agua desionizada tres veces. A continuación, sumerja el portador y los sustratos en aproximadamente 140 mililitros de una solución básica de perha compuesta por hidróxido de amonio, peróxido de hidrógeno y agua desionizada. Coloque esto en un baño ultrasónico a 60 grados Celsius durante ocho minutos. Después del baño, enjuague las muestras con agua desionizada tres veces, seguido de un enjuague con etanol.Luego seque con un chorro de nitrógeno. Seque las muestras en una estufa a 115 grados Celsius durante 10 minutos. Para la formación de monocapa, prepare una concentración al 1% en volumen de difosfato de metileno tetraetilo en melina en un vial seguro a presión.Debe haber suficiente para cubrir los sustratos donadores, aproximadamente 20 mililitros. En este caso, use pinzas para transferir los sustratos donadores al vial y asegúrese de que queden cubiertos. Luego, selle el vial.Utilice un baño de aceite mineral calentado a 100 grados Celsius para calentar el vial durante dos horas. Luego, deje enfriar el vial durante tres minutos. Abra el vial y enjuague las muestras tres veces con meline y tres veces con diclorometano.Luego séquelos con una corriente de nitrógeno. La síntesis de nanocables comienza con la limpieza de un portaobjetos de microscopio. Someta el portaobjetos a plasma de oxígeno durante dos minutos.Aplique unas gotas de solución de poli-L-lisina sobre el portaobjetos para cubrirlo completamente. Espere cinco minutos, luego enjuague con agua ionizada y seque con nitrógeno. A continuación, aplique unas gotas de solución coloidal de oro sobre el portaobjetos para cubrirlo completamente.Espere dos minutos. Enjuague con agua ionizada y seque con nitrógeno. Elimine los contaminantes orgánicos utilizando plasma de oxígeno durante 30 segundos.Proceda insertando el portaobjetos de vidrio con nanopartículas de oro en una cámara de deposición química en fase vapor y evacúela mediante evacuación. Complete el preacondicionamiento de la cámara a 440 grados Celsius y 35 tor con un flujo de 50 centímetros cúbicos estándar por segundo de hidrógeno molecular. Luego, inicie el proceso de deposición haciendo fluir dos centímetros cúbicos estándar por segundo de salina para obtener nanocables de aproximadamente 50 micrómetros.Realice la deposición durante 30 minutos. Una vez finalizada, mida los nanocables mediante microscopía. Después de medir los nanocables, coloque la portaobjetos con la película de nanocables.En un vial, agregue etanol para cubrir la lámina aproximadamente un centímetro. Someta el vial a sonicación durante tres segundos, tiempo durante el cual la solución debe volverse ligeramente turbia. Precaliente una placa calefactora a 150 grados Celsius.Luego, coloque sobre él un sustrato de dióxido de silicio nitruro de silicio, silicona. Añada unas gotas de suspensión de nanocables sobre la superficie calentada. Una vez que el líquido esté seco, verifique la densidad de los nanocables sobre la superficie utilizando un microscopio óptico con filtro de campo oscuro.Para obtener un alto rendimiento de dispositivos de nanohilos individuales, este proceso de deposición por goteo debe producir densidades superficiales de aproximadamente 100 nanohilos por milímetro cuadrado con una longitud mínima de nanohilo de unos 20 micrómetros. Para lograr el dopaje, es necesario poner en contacto el sustrato con nanohilos y el donador. Coloque el sustrato objetivo en la cámara de análisis térmico rápido.Coloque el sustrato donador sobre el sustrato objetivo con el lado frontal enfrentado al sustrato objetivo. Inicie el proceso anal. Estas muestras serán sometidas a una rampa de seis segundos.Tiempo desde temperatura ambiente hasta una temperatura anal de 1000 grados Celsius mantenida durante 40 segundos. Una vez que se haya preparado la muestra con dopado por contacto en monocapa, prepárese para medir su resistencia. Obtenga una solución de ácido fluorhídrico al 1 % y coloque la muestra en ella durante cinco minutos.Para eliminar la capa de óxido, enjuague con agua ionizada. Luego, con isopropanol y seque con nitrógeno. Mida la resistencia de hoja utilizando la técnica de sonda de cuatro puntos.La corriente típica aplicada es de uno a diez microamperios. Se utilizan técnicas comunes de fotolitografía para producir esquemáticamente dispositivos de nanocables. Comience con la muestra que contiene nanocables.Caliente la muestra, luego centrifúguela. Recubra con resistencia fotográfica. Después de fijar la resistencia, utilice un alineador de máscaras para exponer el patrón del electrodo y desarrolle las muestras.Lave y seque las muestras. Luego, utilice un evaporador de haz de electrones para evaporar níquel sobre las superficies. Finalmente, realice la eliminación para revelar los dispositivos y localizar los transistores de efecto de campo de nanocables formados con éxito, y registre sus ubicaciones.Utilice un microscopio óptico con filtro de campo oscuro. Se utiliza un analizador de dispositivos semiconductores y una configuración de estación de sondas para medir las curvas IV de los dispositivos seleccionados. Conecte una plataforma conductora al analizador como terminal de compuerta.Luego coloque la muestra sobre ella. Conecte las agujas de la sonda como terminales de fuente y drenaje al analizador. A continuación, utilice la cámara del microscopio de la estación de prueba para acercar las agujas de la sonda al dispositivo y toque suavemente los electrodos con las agujas.Proceda con las mediciones. Tratar obleas de silicio intrínseco con dopado por contacto de monocapa de fósforo provoca una disminución monótona en los valores de resistencia de hoja en función del tiempo de ane, ya que tiempos de ane más largos conducen a niveles de dopado más altos, al igual que temperaturas de ane más elevadas. Valores más bajos de resistencia de hoja se correlacionan con la concentración de dopado activado, donde una resistencia de hoja menor indica niveles de dopado más altos.Un mayor aumento en el tiempo de recocido no dará como resultado una disminución adicional de la resistencia sheet, ya que la dosis de dopante está limitada. Este diagrama muestra las curvas IV de transistores de efecto de campo de nanohilos. La curva negra corresponde a un dispositivo intrínseco.Compare esto con la curva azul de la monocapa moderadamente dopada. FET con dopaje de contacto en azul. Fue tratado a 900 grados Celsius durante segundos.La curva roja corresponde a un dispositivo altamente dopado, tratado térmicamente a 1005 grados Celsius durante 10 segundos. Tras seguir este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como el tiempo de vuelo o la espectroscopía de masas de iones secundarios, con el fin de caracterizar más a fondo propiedades como los perfiles de concentración de dopaje. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar el procedimiento de dopaje con contacto único para crear perfiles de dopaje ultracortos en obleas y nanocables.

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Investigación

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Ingeniería

Dopaje de contacto en monocapa de superficies de silicio y nanohilos mediante el uso de compuestos organofosforados

A continuación se describe un método sencillo para modelar funcionalización libres de óxido de silicio y germanio con reactivos orgánicos monocapas y demostrar de los sustratos con dibujos de pequeñas moléculas y proteínas. El enfoque completamente protege las superficies de oxidación química, proporciona un control preciso sobre la morfología característica, y proporciona acceso rápido a los patrones discriminar químicamente.

Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio

Biosensores interactuar con entornos complejos, biológicos y realizar una detección selectiva mediante la combinación de sensores altamente sensibles con sondas muy específicas que figuran en el sensor a través de modificación de la superficie. Aquí, se demuestra la funcionalización de la superficie de los sensores ópticos de sílice con biotina utilizando agentes de acoplamiento de silano para reducir el sensor y el entorno biológico.

Colocación de sondas biológicas de biosensores ópticos de silicio mediante agentes de acoplamiento de silano

Fuente: Rosenberg, M., et al. Diseño de películas de silicio porosas como portadoras del factor de crecimiento nervioso. J. Vis. Exp. (2019).Este video demuestra el uso de una película de silicio poroso nanoestructurado (PSi) degradable para la liberación sostenida del factor de crecimiento nervioso (NGF) para apoyar la diferenciación celular PC12. El NGF se adsorbe en los poros de la película a través de interacciones electrostáticas y se libera gradualmente en los medios por difusión y...

Administración sostenida del factor de crecimiento nervioso mediante una película de silicio poroso en células de feocromocitoma de rata 12

Se presenta en un proceso de alteración in situ de la IC tratada Si (001) de superficie en un estado hidrófilo o hidrófobo irradiando muestras en cámaras de microfluidos llenos 2 O 2 / H 2 O solución (0,01% -0,5%) o soluciones de metanol H mediante láser UV pulsada de un familiar fluencia bajo pulso.

Área selectivo Modificación de humectabilidad de la superficie del silicio por pulsos láser UV irradiación en Ambiente Líquido

Se discute el proceso de fabricación y las técnicas experimentales de caracterización relevantes para las bombas de un solo electrón basadas en puntos cuánticos semiconductores de óxido metálico de silicio.

De silicio metal-óxido-semiconductor Quantum Dots para Bombeo solo electrón

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

Una técnica de pasivación de la superficie de líquido RT para investigar la actividad de recombinación de defectos de silicio a granel se describe. Para la técnica tenga éxito, se requieren tres pasos críticos (i) la limpieza química y el grabado de silicio, (ii) inmersión de silicio en 15% de ácido fluorhídrico y (iii) la iluminación durante 1 min.

Luz Enhanced pasivación ácido fluorhídrico: una técnica sensible para la detección de defectos de silicio a granel

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

Se presenta un detallado método para fabricar un deformable lateral NIPIN fototransistor arreglo de discos para sensores de imagen curvada. La matriz de fototransistor con una forma de malla abierta, que está compuesto por islas de silicio fino y elásticos interconectores metálicos, proporciona flexibilidad y elasticidad. El analizador de parámetro caracteriza la propiedad eléctrica del fototransistor fabricado.

Fabricación del Sensor de imagen Flexible basado en Lateral NIPIN fototransistores

Métodos de fabricación de superficie para depósito con motivos de nanómetro gruesos pinceles o micrones espesor, películas del reticulado de un copolímero de bloque de azlactone se divulgan. Se discuten los pasos experimentales críticos resultados representativos y limitaciones de cada método. Estos métodos son útiles para crear interfaces funcionales con características físicas a medida y regulable reactividad superficial.

Fabricación de superficies reactivas con cepillo y reticulado de copolímeros de bloque funcionalizados Azlactone

Demostramos la síntesis de nanopartículas de silicio poroso fusogénicas para la entrega eficaz de oligonucleótidos in vitro e in vivo. Nanopartículas de silicio poroso están cargadas de siRNA para formar el núcleo, que es cubierto por fusogénicas lípidos a través de la protuberancia para formar la cáscara. Funcionalización de parte de la segmentación y caracterización de partículas están incluidos.

Síntesis, funcionalización y caracterización de nanopartículas de silicio poroso fusogénicas para entrega de oligonucleótidos

Aprende el método de dopaje por contacto con monocapa para crear perfiles de dopaje ultra superficiales en obleas y nanohilos de silicio mediante recocido térmico rápido.

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

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