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

El objetivo general de este experimento es demostrar la formación de superficies hidrofílicas e hidrofóbicas en silicona mediante irradiación con láseres de fluoruro de criptón y fluoruro de argona a partir de muestras sumergidas en una baja concentración de soluciones de peróxido de hidrógeno o metanol. Este método puede ayudar a responder algunas preguntas clave en el campo de la interacción de semiconductores láser con respecto a la modificación química del área selectiva de la superficie del semiconductor, que puede ser adecuada para aplicaciones de biodetección. La principal ventaja de esta técnica es que se pueden aplicar en acero para el control de la viabilidad de la superficie de silicio sin una superficie de aspiración.

Morfología del semiconductor. Primero tuvimos la idea de este método. Investigamos el proceso de base láser U para la formación de áreas selectivas de defectos superficiales utilizados en la tecnología.

Ahora, como mezcla cuántica, la demostración visual de este método es crítica, ya que la población de la flota de bolsas de aire de la cámara simple y la radiación con el haz homogeneizado del láser EXIM son pasos relativamente difíciles. Para comenzar, use un rayo de diamante para cortar una oblea de silicio obed de fósforo de tipo extremo con un lado pulido en muestras de 12 milímetros por seis milímetros de 380 micras de grosor. A continuación, limpie las muestras enjuagándolas con acetona y alcohol isopropílico durante cinco minutos cada una.

A continuación, grabe las muestras en una solución de ácido fluorhídrico al 0,9% durante un minuto para eliminar el óxido inicial, luego enjuáguelas con agua desionizada y séquelas con un chorro de nitrógeno de alta pureza. Guarde las muestras preparadas en una bolsa llena de nitrógeno para frenar la oxidación cuando esté listo para continuar, coloque las muestras en una cámara de 0,74 milímetros de altura. Llenó la cámara con 0.01 a 0.2% de peróxido de hidrógeno diluido en agua o con metanol DGA, y luego selló la cámara con una ventana de sílice fundida que tiene una luz UV de alta transmisión.

Asegúrese de que no queden bolsas de aire dentro de la cámara. Irradiar la muestra con un haz homogeneizado en solo dos sitios en cada muestra aumentando el número de pulsos de 100 a 600 en pasos de 100 pulsos a través de una máscara circular de cuatro milímetros de diámetro. A continuación, irradie las muestras de la misma manera utilizando una máscara de hoja de arce.

Al terminar, enjuague las muestras con el agua ionizada y luego séquelas con nanoesferas de 40 nanómetros de diámetro de 40 nanómetros de diámetro diluidas con biotina diluida con nitrógeno y coloreadas con fluoresceína a una vez 10 a 12 partículas por mililitro a temperatura ambiente. A continuación, sumerja las muestras irradiadas con láser de fluoruro de criptón durante dos horas en esta solución a temperatura ambiente. A continuación, remoje las muestras irradiadas en PBS durante un minuto para eliminar de la superficie las nanoesferas teñidas con fluoresceína sin unir

Comience colocando la muestra sobre una superficie limpia y plana, forme una gota en la punta de la microjeringa y bájela lentamente hasta la superficie de la muestra hasta que haga contacto y se transfiera a la superficie. Usando una cámara CCD capture y guarde las imágenes de perfil de gota de agua, mida cada ángulo de contacto de forma independiente en cada uno de los sitios láser. A continuación, cargue las imágenes en la imagen J y utilice el plugin de análisis de gotas drops snake para estimar y promediar los valores del ángulo de contacto.

Empieza por convertir las imágenes en imágenes en escala de grises. A continuación, delinea el contorno de la gota de izquierda a derecha para inicializar la serpiente. Acepte la curva que conecta estos nudos y evolucione la curva presionando el botón de la serpiente.

Repita este proceso para cada gota de la que se haya tomado una imagen. Calcule el valor promedio del ángulo de contacto de cuatro sitios irradiados con láser en diferentes muestras para realizar espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. Comience cargando las muestras en la cámara de vacío y tirando de un vacío de uno por 10 hasta el menos nueve.

A continuación, Tor adquiere los datos del estudio de la superficie en modos de energía constante de una energía de paso de 50 electronvoltios. Apunte a un área de 220 micras por 220 micras utilizando una emisión alfa K de aluminio producida por ebeam de 150 vatios de potencia. A continuación, adquiera escaneos de alta resolución de la misma área analizada utilizando una energía de paso de 20 electronvoltios.

Finalmente, procese los espectros adquiridos con el software de cuantificación adecuado de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Estos resultados de ángulo de contacto se obtuvieron después de una exposición promedio de 10 minutos a soluciones de peróxido de hidrógeno. El ángulo de contacto disminuye con el aumento del número de pulsos para todas las diferentes concentraciones de peróxido.

El ángulo de contacto mínimo de unos 15 grados se obtuvo utilizando soluciones de peróxido de hidrógeno al 0,02 y al 0,01% a 500 pulsos. Los datos de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X muestran que las cantidades de dióxido de silicio e hidróxido de silicio en el sitio irradiado por un láser de fluoruro de criptón son mayores que las de las áreas no irradiadas. Dado que las superficies recubiertas con dióxido de silicio tienen un ángulo de contacto mínimo de 45 grados a 50 grados, y las capas de hidróxido de silicio tienen un ángulo de contacto mínimo de 13 grados. La monocapa de hidróxido de silicio superhidrófilo es probablemente responsable de la disminución del ángulo de contacto en las muestras irradiadas.

Dado que las nanoesferas fluorescentes recubiertas de biotina se inmovilizan preferiblemente en superficies de silicona hidrófobas no irradiadas, el patrón de hojas de arce observado en el fondo verde indica el área de una superficie fuertemente hidrofílica fabricada por el láser KRF. Al golpear este procedimiento, es importante recordar minimizar la oxidación por la exposición al aire y reducir la generación de burbujas durante la irradiación láser Después de este procedimiento. Otros métodos que emplean, por ejemplo, lámparas UV también podrían investigarse para superficies modificadas químicamente con la capacidad de los materiales.

La ventaja potencial de este método es su capacidad para transformar una superficie de silicona de hidrofóbica a hidrófila y viceversa sin eliminar la onda de una cámara de procesamiento. Una vez dominado, esta técnica se puede completar en unos 30 minutos, dependiendo de la complejidad del patrón para la modificación selectiva del aire. Entonces, después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo usar la luz uuv de un láser de eccema para controlar la capacidad de la superficie de silicona dentro de las áreas seleccionadas.

No olvide que trabajar con luz ultravioleta puede ser extremadamente peligroso y siempre se debe usar equipo de protección UV mientras se realiza este procedimiento. Además, trabajar con ácido fluorhídrico es peligroso y requiere el uso de guantes de goma y equipos de protección facial.