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

El objetivo general del siguiente experimento es demostrar el dopaje superficial de exenciones de silicio y nanocables mediante el uso del método de dopaje por contacto monocapa. Esto se logra haciendo reaccionar un sustrato donante con una solución precursora para la formación de una monocapa autoensamblada. La monocapa contiene átomos dopantes potenciales y sirve como una fuente de dopante bien definida y limitada.

Como segundo paso, el sustrato donante se pone en contacto con el sustrato objetivo, y ambos se arrodillan en un sistema anal térmico rápido. Durante el proceso anal, las moléculas monocapa se descomponen y la conversión de doin en los átomos se difunde y activa tanto en el sustrato donante como en el objetivo. A continuación, se separan los dos sustratos y se utiliza una configuración de sonda de cuatro puntos para medir la resistencia de la lámina.

Los resultados muestran una disminución típica en los valores de resistencia de la lámina medidos para los sustratos objetivo, y se arrodillaron durante varios tiempos y temperaturas. La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes, como la implantación de iones, es que permite la formación sencilla pero fiable de perfiles de dopaje muy superficiales. Este método es útil para el dopaje superficial de todas las obleas, así como de las nanoestructuras.

También se puede utilizar para otros sistemas, como arquitecturas de dispositivos 3D y más. Identificar el silicio y la silicona con sustratos dieléctricos que se utilizarán como diana y prepararse para trabajar con soluciones de pirañas. Adquiera suficiente solución ácida de piraña de peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico para cubrir los sustratos aquí alrededor de 120 mililitros.

Tenga mucho cuidado al trabajar con la solución de piraña. Coloque los sustratos en un soporte adecuado. Inserte el soporte en la solución de piraña durante 15 minutos.

Después de 15 minutos, recupere el soporte con las muestras y enjuague todo con agua desionizada tres veces. A continuación, sumerja el soporte y los sustratos en unos 140 mililitros de una solución base de perha de hidróxido de amonio, peróxido de hidrógeno y agua desionizada. Póngalo en un baño ultrasónico a 60 grados centígrados durante ocho minutos Después del baño, enjuague las muestras en agua desionizada tres veces, seguidas de un enjuague con etanol.

A continuación, séquelo con un chorro de nitrógeno. Secar las muestras en un horno a 115 grados centígrados durante 10 minutos. Para la formación de monocapas, prepare una concentración de 1% en volumen de difosfato de tetraetilo metileno en melina en un vial seguro para la presión.

Debe haber suficiente para cubrir los sustratos donantes, unos 20 mililitros. En este caso, utilice unas pinzas para transferir los sustratos del donante al vial y asegúrese de que estén cubiertos. A continuación, selle el vial.

Use un baño de aceite mineral calentado a 100 grados centígrados para calentar el vial durante dos horas. A continuación, deje que el vial se enfríe durante tres minutos. Abra el vial y enjuague las muestras tres veces en melina y tres veces en di clorometano.

A continuación, sécalos con secador bajo un chorro de nitrógeno. La síntesis de nanocables comienza con la limpieza del cristal de un microscopio. Deslice el plasma de oxígeno durante dos minutos.

Aplique unas gotas de solución de poli L Lycine en el portaobjetos para cubrirlo por completo. Espere cinco minutos, luego enjuague con agua ionizada y seque con nitrógeno. Ahora aplique unas gotas de solución de coloide de oro al portaobjetos para cubrirlo por completo.

Espere dos minutos. Enjuague con agua ionizada y seque con nitrógeno. Elimine los contaminantes orgánicos mediante el uso de plasma de oxígeno durante 30 segundos.

Proceda insertando el portaobjetos de vidrio con nanopartículas de oro en una cámara de deposición de vapor químico y evacuándolo con evacuación. Preequilibrio completo de la cámara a 440 grados Celsius y 35 tor con un flujo de 50 centímetros cúbicos estándar por segundo de hidrógeno molecular. A continuación, se inicia el proceso de deposición haciendo fluir dos centímetros cúbicos estándar por segundo de solución salina para obtener aproximadamente 50 micrómetros de nanohilos.

Realice la deposición durante 30 minutos. Una vez completado, mida los nanocables a través de la microscopía. Después de medir los cables, coloque el portaobjetos con la película Nanowire.

En un vial, agregue etanol para cubrir el portaobjetos aproximadamente un centímetro. Sonicar el vial durante tres segundos, durante los cuales la solución debe volverse ligeramente turbia. Precalienta una placa calefactora a 150 grados centígrados.

Luego coloque sobre él un nitruro de silicio, dióxido de silicona, sustrato de silicona. Agregue unas gotas de suspensión de nanocables sobre la superficie calentada. Una vez que el líquido esté seco, verifique la densidad de los nanocables en la superficie usando un microscopio óptico con un filtro de campo oscuro.

Con el fin de lograr un alto rendimiento de los dispositivos de nanocables individuales, este proceso de fundición debe producir densidades de superficie de aproximadamente 100 nanocables por milímetro cuadrado con una longitud mínima de nanocables de aproximadamente 20 micrómetros. Para lograr el dopaje, es necesario poner en contacto el sustrato con nanocables y el donante. Coloque el sustrato objetivo en la cámara anal térmica rápida.

Coloque el sustrato donante en el sustrato objetivo con la parte frontal hacia el sustrato objetivo. Inicia el proceso anal. Estas muestras serán sometidas a una rampa de seis segundos.

Tiempo desde la temperatura ambiente hasta una temperatura anal de 1000 grados centígrados mantenido durante 40 segundos. Una vez hecha la muestra dopada por contacto 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. A continuación, isopropanol y secado con nitrógeno. Mida la resistencia de la lámina utilizando una técnica de sonda de cuatro puntos.

La corriente típica aplicada es de uno a 10 microamperios. Las técnicas comunes de fotolitografía se utilizan para producir dispositivos de nanocables de forma esquemática. Comience con la muestra que contiene nanocables.

Calienta la muestra y luego gírala. Cúbrelo con fotorresistencia. Después de configurar la resistencia, use un alineador de máscara para exponer el patrón de electrodos y revelar las muestras.

Enjuague y seque las muestras. A continuación, utilice un evaporador de haz de electrones para evaporar el níquel en las superficies. Finalmente, realice el despegue para revelar los dispositivos para ubicar dispositivos de transistores de efecto de campo de nanocables formados con éxito y registrar sus ubicaciones.

Utilice un microscopio óptico con un filtro de campo oscuro. Se utiliza un analizador de dispositivos semiconductores y una configuración de estación de sonda para medir las curvas IV de los dispositivos seleccionados. Conecte una platina conductora al analizador como terminal de puerta.

A continuación, coloque la muestra sobre él. 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 sonda para acercar las agujas de la sonda al dispositivo y tocar suavemente los electrodos con las agujas.

Proceda con las mediciones. El tratamiento de obleas de silicio intrínseco con dopaje por contacto monocapa de fósforo da como resultado una disminución monótona de la lámina. Los valores de resistencia en función de los tiempos de ranura. Los valores más bajos de resistencia de la hoja se correlacionan con la concentración de dopaje activado, y la resistencia más baja de la hoja indica niveles más altos de dopaje.

Un mayor aumento en el tiempo de anal no resultará en una mayor disminución de la resistencia de la hoja, ya que la dosis docente es limitada. Este diagrama muestra las curvas IV de los transistores de efecto de campo de nanocables. La curva negra es para un dispositivo intrínseco.

Compare esto con la curva azul para la monocapa moderadamente dopada. Contacto dope FET en azul. Fue arrodillado a 900 grados centígrados durante segundos.

La curva roja es para un dispositivo altamente drogado, se arrodilló a 1005 grados centígrados durante 10 segundos. Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como el tiempo de vuelo y la espectroscopia de masas de iones secundarios para caracterizar aún más propiedades como los perfiles de concentración de dopaje. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar el procedimiento de dopaje de contacto mono para hacer perfiles de dopaje ultra superficiales en obleas y nano cables.