Name: Aerosol-asistida por deposición de Vapor químico del óxido de Metal estructuras: barras de óxido de Zinc (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Aprende a depositar nanobarras de óxido de zinc sobre silicio mediante deposición química asistida por aerosol sin semillas catalíticas previas. Este método escalable permite temperaturas más bajas y compatibilidad con diversos sustratos para aplicaciones en sensores de gases.

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Este trabajo ha sido apoyado en parte por el Ministerio de Ciencia e innovación a través de Grant TEC2015-74329-JIN-(AEI/FEDER,EU), TEC2016-79898-C6-1-R (AEI/FEDER, EU) y TEC-2013-48147-C6-6R (AEI/FEDER, EU). SV reconoce el apoyo del programa SoMoPro II, co-ﬁnanced por la Unión Europea y la región de Moravia del sur, vía subvención 4SGA8678. JČ reconoce la financiación proporcionada por MEYS, proyecto no. LQ1601 (CEITEC 2020). Parte de esta investigación se ha hecho uso de las infraestructuras del centro de investigación seis, las instalaciones de la base de CEITEC CEITEC-abierto proyecto de acceso via Grant LM2011020 financiado por el Ministerio de educación, juventud y deportes de la República Checa y las TIC español Red MICRONANOFABS parcialmente financiado por el MINECO.

notas: por razones de seguridad, la célula de reacción y el generador de aerosol son colocadas dentro de una campana de humos. Utilizar pinzas para manipular las muestras, guantes, una bata y gafas y seguir prácticas de seguridad de laboratorio comunes.
 1. Preparación de sustratos y puesta en marcha de la temperatura de deposición <ol><li>corte 10 x 10 mm sustratos de silicio con un escribano de punta de diamante (las dimensiones de sustrato han sido adaptadas al tamaño de nuestra celda de reacción). Para este experimento, use una celda de reacción cilíndrica de acero inoxidable hecha en casa con un volumen interno de ~ 7.000 mm 3 (diámetro: 30 mm, altura: 10 mm) adaptados a las dimensiones de las plataformas de micro basados en silicio empleadas para la fabricación de sensores de gas.</li>
	<li>Limpia los sustratos en isopropanol, aclare con agua desionizada y secar los sustratos con nitrógeno para asegurar buena adherencia de las películas y uniforme cobertura del sustrato.</li>
	<li>Colocar el sustrato dentro de la célula de reacción. Cuando se utiliza plataformas de micro basados en silicio, en vez de substratos de silicio descubierto para la fabricación de sensores de gas, coloque las plataformas de micro de la célula de reacción y entonces alinee con una máscara de sombra para limitar el crecimiento de material al área de interés.</li>
	<li>Cerca de la célula de reacción. Asegúrese de que la tapa de la célula de reacción está bien sellada para evitar la fuga de especies reactivas.</li>
	<li>Encendido el sistema de control de temperatura, que consiste en calentadores resistivos integrado con la célula de reacción, un termopar para detectar la temperatura del sustrato y un controlador proporcional-integral-derivado (PID).</li>
	<li>Ajustar la temperatura a 400 ° C y deje que se estabilice (este proceso tarda aproximadamente 30 minutos, pero puede cambiar dependiendo de las dimensiones de la celda de reacción y de las características del sistema de control de temperatura).</li>
</ol> 2. Preparación de solución para la generación de Aerosol <ol><li>Agregar 50 mg de vivencias 2 a un frasco de vidrio de 100 mL equipado con una trampa de vacío (Junta 29/32, 200 mm de longitud, púas de la manguera de 5 m m).</li>
	<li>Disolver vivencias 2 en 5 mL de etanol y luego tapa el frasco con la trampa de vacío. Asegúrese de que el extremo del tubo de abajo sienta 60 mm por encima del fondo del frasco y sin sumergir en la solución. Si es necesario, emplear vidrio clips comunes para asegurar el frasco y la trampa de vacío junta durante el proceso CVD.</li>
	<li>Abrazadera el frasco a un soporte universal. Ajustar la altura para cumplir con la parte inferior de la cubeta y el punto focal óptima del atomizador ultrasónico que funciona a 1,6 MHz y ofrece un tamaño medio de las gotitas de aerosol de &#8764; 3 μm.</li>
	<li>Conectar la entrada y el escape de la trampa de vacío para el tubo de nitrógeno y la célula de reacción, respectivamente, como se muestra en el esquema simplificado del sistema CVD asistido por aerosol en la figura 1.</li>
	<li>Utilizar una solución fresca de reactivos para cada deposición.</li>
</ol> 3. Proceso de CVD <ol><li>antes de iniciar el proceso CVD, verificar que la temperatura en la célula de reacción ha alcanzado el estado estacionario.</li>
	<li>Ajustar el flujo de nitrógeno a 200 cm 3 / min y permite que fluya a través del sistema (el caudal se ha ajustado según las dimensiones de la célula de reacción utilizado en nuestros experimentos). Se recomienda el uso de un controlador de flujo de masa para asegurar un flujo constante durante la deposición de.</li>
	Generador de <li>encendido el aerosol y mantener la constante de aerosoles durante el proceso hasta la solución que contiene el precursor de zinc se entrega totalmente a la célula de reacción (este proceso lleva aproximadamente 120 min, considerando un volumen de solución de 5 mL y una tasa de flujo de 200 cm 3 / min).</li>
	<li>Tan pronto como la solución ha sido entregada totalmente a la célula de reacción, desconectar el generador de aerosol y el sistema de temperatura para enfriar a la célula de reacción. Mientras tanto mantener el nitrógeno fluye a través del sistema.</li>
	<li>Cuando la temperatura haya descendido a temperatura ambiente, cerrar el flujo de nitrógeno, abrir la celda de reacción y extraer las muestras. El sustrato mostrará un color grisáceo mate en la superficie, diferente de la oblea de silicio desnudo brillante (las plataformas basada en silicio micro muestran una apariencia similar después del paso CVD). Este color mate se asocia con la presencia de estructuras columnares de ZnO en forma de barras como los observados por microscopía electrónica de barrido ( figura 2).</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar

El procedimiento CVD asistidas por aerosol detallados aquí conduce a la formación de barras de ZnO en azulejos de 10 x 10 mm de silicio. Este procedimiento puede ser escalado-para arriba para cubrir superficies más grandes; sin embargo, cuenta que un aumento en el volumen de la célula de reacción requerirá un reajuste de parámetros, como la tasa de flujo de portador y el volumen de solución. Para las celdas de reacción más grandes, se recomienda también para controlar los gradientes de temperatura en el sustrato, debido a sutiles gradientes de menos de 10 ° C posiblemente tener una fuerte influencia en la morfología resultante de la película, según lo demostrado previamente para la CVD asistido por aerosol de óxido de tungsteno8. Para reproducir los resultados divulgados aquí, recomendamos el uso de un atomizador ultrasónico con frecuencia de funcionamiento similar que se describe en el protocolo, como el tamaño de gota promedio del aerosol y a su vez la morfología resultante de la película son influenciados por Este parámetro7.
La deposición selectiva de otras morfologías de ZnO, en lugar de barras, también se logra cambiando el precursor, temperatura de deposición o disolventes del portador. Por ejemplo, el uso de precursores tales como dietil cinc14 o15 de acetato de zinc ha demostrado para conducir a la formación de otras formas morfológicas en lugar de barras hexagonales. También observamos que el uso de temperaturas diferentes deposición durante CVD asistido por aerosol produce cambios en la morfología de las películas, lo que permite la formación de películas policristalinas a temperaturas por debajo de 400 ° C, más gruesas hexagonales estructuras en temperaturas superiores a 400 ° C, o las estructuras degradadas y menos densas en el substrato, al llegar a 600 ° C. Del mismo modo, el uso de diferentes solventes influye en la morfología de las películas, y por ejemplo, hemos demostrado recientemente que el uso de metanol en la temperatura de deposición de 400 ° C favorece la formación de estructuras con escama-como morfología, considerando que el uso de la acetona a la misma temperatura favorece la formación de estructuras de forma de cono al revés9.
La función de las temperatura y portador de solventes también fue notada previamente en el CVD asistido por aerosol de otras estructuras de óxidos metálicos (por ejemplo, tungsteno óxido5 y estaño óxido6), y se atribuye generalmente a: efectos químicos causada por productos intermedios reactivos, que se convierten en especies activas de deposición o reaccionan homogéneamente para formar partículas sólidas a la temperatura de proceso (esto es más probable para solventes como metanol y acetona, que puede descomponerse a temperaturas bajas por ejemplo,, &#60; 500 ° C); y modulación de las tasas de deposición (flujo) y la evaporación de la gota (esto es más probable dominante para disolventes como etanol, que no forman especies reactivas radical en las temperaturas utilizadas en nuestros experimentos).
El protocolo reportado aquí es compatible con procesos de microfabricación de vanguardia para los dispositivos electrónicos basados en silicio y tiene el potencial para ser incorporado en procesos de alta materiales flexibles a prueba de calor debido a la relativamente baja temperaturas para el CVD asistido por aerosol de estructuras. Sin embargo, es importante mencionar que el uso de la sombra de máscaras para el crecimiento selectivo de las estructuras, como en los métodos de sembrado basado en el mecanismo de vapor-líquido-sólido16, puede tener limitaciones en algunos procesos de fabricación. Por otro lado, la posibilidad de crecer las estructuras mediante el método no-catalizada presentados aquí puede tienen la ventaja de menos litográfica y metalización pasos para la integración de in de la viruta de las estructuras. Además, las relativas bajas temperaturas para la síntesis de ZnO barras puede también permitir el uso de este método con la calefacción localizada, una técnica empleada para limitar el ambiente térmico requiere por tanto la descomposición de los reactantes de la fase de vapor y la cinética de crecimiento de estructuras a un área de microescala, reduciendo significativamente el consumo de energía de reactores de alta temperatura (caliente-pared)17. El uso de calefacción localizada, por ejemplo, se ha demostrado factible previamente para el CVD asistido por aerosol no catalizada de óxido de tungsteno Roces18. El crecimiento de columnas estructuras de ZnO con morfología controlada, que permiten su fácil integración en procesos de microfabricación y sustrato diferentes, es de interés común en áreas como química detección, fotocatálisis, fotónica y energía cosecha, entre otros.

ZnO es un II - VI semiconductor con un gap de banda ancha directa (3,37 eV), energía de enlace grande excitón (60 meV), polarización espontánea y piezoeléctricos constantes que la hacen un material atractivo para electrónica, optoelectrónica, generadores de energía, fotocatálisis y sensores químicos. La mayoría de las funcionalidades interesantes del ZnO se relaciona con su estructura de cristalina Wurtzita y su no polar (por ejemplo, {100}, {110}) y polar (por ejemplo, {001}, {111}) las superficies de formas morfológicas estructuradas asociadas específicos (p. ej. , barras, pirámides, placas). El control de estas formas morfológicas requiere métodos de síntesis capaces de producir cristales bien definidos, con tamaño uniforme, forma y estructura de la superficie1,2,3,4. En este contexto, nuevo aditivo (síntesis de abajo hacia arriba) fabricación de estrategias, particularmente en las rutas de la fase de vapor son industrialmente atractivos y potencialmente ventajoso ya que proporcionan la capacidad para generar estructura películas en un continuo que que el modo por lotes con alta pureza y gran velocidad de procesamiento. Estas rutas han demostrado la formación de ZnO estructurado películas previamente, pero que generalmente emplean catalizador-semillas tales como el oro o procesamiento alta temperaturas de 900-1.300 ° C2 {Wang, 2008 #491} (esto podría ser un inconveniente para ciertos fabricación procesos debido a la necesidad de pasos de procesamiento adicional o incompatibilidades de temperatura para la integración de in-chip).
Recientemente, hemos utilizado un método de la fase de vapor basado en CVD asistido por aerosol de precursores inorgánicos u orgánicos de metal para lograr la deposición selectiva de estructuras de óxido de metal (por ejemplo, tungsteno óxido5o estaño óxido6), sin la necesidad de catalizador-semillas y a temperaturas más bajas que los registrados para el CVD tradicional. Este método funciona a presión atmosférica y puede utilizar precursores menos volátil en comparación con el CVD tradicional; solubilidad es el requisito clave precursoras, como la solución precursora se entrega a la zona de reacción en un aerosol forma7. En CVD asistido por aerosol, la cinética de nucleación y crecimiento de materiales estructurados y películas delgadas están influenciadas por la temperatura de síntesis y concentración de especies reactivas, que a su vez influyen en la forma morfológica de la película8. Recientemente, hemos estudiado la dependencia de la morfología de ZnO a varios aerosoles-asistida CVD condiciones (incluyendo precursores, temperaturas, solventes de portador y las concentraciones de precursores) y encontrar vías para la formación de ZnO estructurado con barras, escamas o morfologías upside-down-cono-como, entre otros9.
Adjunto, presentamos el protocolo para el CVD asistido por aerosol de estructuras columnares de ZnO en forma de barras compuesto en la mayoría de las superficies {100}. Este protocolo es compatible con diversos sustratos, incluyendo silicio, plataformas de micro basados en silicio, cuarzo o láminas de poliimida resistente al calor alto. En este informe, nos centramos en la capa de obleas de silicio descubierto y basada en silicio micro plataformas empleadas para la fabricación de sensores de gas. El CVD asistido por aerosol de ZnO consta de tres pasos de procesamiento que incluyen: la preparación de sustratos y puesta en marcha de la temperatura de deposición, la preparación de la solución para la generación de aerosol y el proceso CVD. Estos pasos se describen en detalle a continuación y una vista esquemática mostrando los principales elementos del sistema se muestra en la figura 1.

<table><tbody><tr><td>ZnCl2 99,999 % base de trazas</td><td>Sigma-Aldrich&nbsp;</td><td>229997</td><td>utilizado tal como se compró al fabricante</td></tr><tr><td>Ethanol &ge; 96%</td><td>Penta</td><td>71430</td><td>usado tal como se compró al fabricante</td></tr><tr><td>Célula de reacción&nbsp;</td><td></td><td>célula de reacción cilíndrica de acero inoxidable de fabricación casera (7000 mm3, diámetro: 30 mm, altura: 10 mm) con calentadores integrados para alcanzar la temperatura de deposición y provisto de un controlador PID</td>Atomizador líquido ultrasónico Johnson Matthey Frecuencia de funcionamiento &sim;<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Caudalímetro de 1,6 MHz</td></tr><tr><td>Para tener un mejor control de este paso, se recomienda el uso de un controlador de flujo másico.</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nitrógeno</td><td>Linde Gas A.S.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Obleas de silicona&nbsp; &nbsp;</td><td>MicroQuímicos</td><td></td><td>< 100>, tipo P, 525 y micro; m de grosor, cortado en trozos (10 mm y veces; 10 mm)</td></tr> <tr><td>Frasco de vidrio - 100 ml</td><td></td><td></td><td>Junta 29/32, 200 mm de longitud</td></tr><tr><td>Trampa</td><td></td><td></td> de vacío <td>Junta 29/32, púas de manguera de 5 mm&nbsp;</td></tr><tr><td>Cilindro graduado - 10 ml</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soporte universal&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopía</td> electrónica de barrido de equilibrio <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(SEM)</td><td>Tescan</td><td>Mira II LMU</td><td></td></tr><tr><td>Difracción de rayos X (XRD)</td><td>Rigaku&nbsp;</td><td>Smart Lab 3kW</td><td>Cu K&alpha; radiación</td></tr><tr><td>Rayos X Espectroscopia de fotoelectrones (XPS)</td><td>Kratos</td><td>AXIS Supra</td><td>Monocromático&nbsp; K&alfa; radiación, potencia de emisión de 300 W, lente magnética y compensación de carga&nbsp;</td></tr><tr><td>Microscopía electrónica de transmisión (TEM)</td><td>Jeol</td><td>JEM 2100F</td><td>operado a 200kV usando cátodo Schottky y equipado con EDX&nbsp;</td></tr></tbody></table>

aerosol-asistida por deposición de vapor químico del óxido de metal estructuras: barras de óxido de zinc

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Mientras que estructuras columnares de óxido de zinc (ZnO) en forma de barras o los alambres han sido sintetizadas previamente por rutas diferentes de fase líquida o vapor, su alto costo de producción o incompatibilidad con las tecnologías de microfabricación, debido al uso de semillas de catalizador previamente depositadas y/o procesamiento de alta temperatura superior a 900 ° C, representan un inconveniente para un uso generalizado de estos métodos. Aquí, sin embargo, se reporta la síntesis de ZnO barras a través de un mecanismo de vapor sólido no catalizado activado usando un método de (ECV) la deposición de vapor químico asistida por aerosol a 400 ° C con cloruro de zinc (vivencias2) como el precursor y el etanol como el solvente del portador. Este método proporciona formación solo paso de varillas de ZnO y la posibilidad de su integración directa con varios tipos de sustrato, incluyendo silicio, plataformas de micro basados en silicio, cuarzo o altos polímeros resistentes al calor. Potencialmente, esto facilita el uso de este método en una gran escala, debido a su compatibilidad con procesos de microfabricación de vanguardia para la fabricación del dispositivo. Este informe también describe las propiedades de estas estructuras (por ejemplo, morfología, fase cristalina, boquete de la venda ópticas, composición química, resistencia eléctrica) y valida su gas sensor de la funcionalidad hacia monóxido de carbono.

El aerosol-asistida CVD de vivencias2 disuelto en etanol conduce a la formación de color grisáceas uniforme y adherentes películas sobre obleas de silicio descubierto (relativamente fácil erosionar mecánicamente). Caracterización de las películas mediante microscopía electrónica (SEM) por encima de 8.000 aumentos muestra barras de ZnO forma hexagonales casi alineadas con longitudes de ∼1, 600 y el diámetro de ∼380 nm (figura 2). Errores grandes en la temperatura de consigna o la presencia de gradientes de temperatura a lo largo del sustrato durante la ECV pueden causar la deposición de otras morfologías de ZnO ()figura 3) o con estructuras no uniformes. Además, capas desiguales o no adherente pueden estar relacionados en parte al control de temperatura pobre, ajuste incorrecto del flujo, o el uso de un solvente portador diferente que la especificada en el presente Protocolo.
Análisis de difracción de rayos x (DRX) de las barras muestra patrones de difracción asociados a una fase de ZnO hexagonal (P6mc espacio grupo3, a = 3.2490 Å, b = 3.2490 Å y c = 5.2050 Å; ICCD tarjeta Nº 5-0664). Estos patrones muestran un pico de difracción de alta intensidad en 34,34 ° 2θ, correspondiente al plano (002) de la fase hexagonal del ZnO, junto con otros siete picos de difracción de baja intensidad en 31.75 36,25, 47.54, 56,55, 62.87, 67.92 y 72,61 ° 2θ, correspondiente a (100) (101) (102) (110) (103) (201) y (004) planos de la fase de ZnO hexagonal, respectivamente. Caracterización de las barras por microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (TEM) muestra marcó distancia planar (0.26 nm) coherente con el entramado interno del plano (002) (d = 0.26025 nm) de la fase hexagonal de ZnO por DRX. Espectroscopia energía-dispersiva de rayos x (EDX) muestra la presencia de Zn con contaminación de cloro relativamente bajo (encontrada para Cl:Zn 0.05 at.%).
La estimación del bandgap óptico de las barras por medio de medidas de reflectancia difusa de las películas indica un bandgap óptico de 3,2 eV, consistente con los valores de la literatura de ZnO10. El análisis de las películas usando espectroscopía de fotoelectrones de rayos x (XPS) se caracteriza por Zn 2p1/2 y Zn 2 p3/2 core nivel picos espectros en 1.045 y 1.022 eV, respectivamente, consistente con los observados previamente por ZnO11,12.
El uso de este protocolo sobre plataformas de micro basados en silicio para conducir a la integración directa de columnas barras de ZnO confinado en el área activa del sensor (400 x 400 μm2), que se define por una máscara de sombra de detección de gas. La resistencia eléctrica de las películas está en el orden de kΩ (∼ 100 kΩ) medido a temperatura ambiente utilizando los electrodos interdigitados integrada en las plataformas basadas en silicio micro. Figura 4 muestra el cuadro de una serie de cuatro sensores de gas micro basado en barras CVD asistidas por aerosol. Las características y proceso de fabricación para el micro plataformas han sido describen13. Estos microsistemas son sensibles a relativas bajas concentraciones de monóxido de carbono, con las respuestas máximo registradas (usando un gas continuo flujo Prueba cámara13) cuando los sensores fueron funcionados a 360 ° C utilizando el microheaters resistente integran en el sistema (figura 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig1.jpg"> 
Figura 1: Vista esquemática del sistema CVD asistido por Aerosol de.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig2.jpg"> 
Figura 2: Parte superior (A) y transversal (B) imágenes de SEM de las barras de ZnO depositadas mediante CVD asistido por Aerosol. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig3.jpg"> 
Figura 3: Imágenes de SEM transversal de ZnO depositan vía Aerosol-asistida CVD en 300 (A), 400 (B), (C) de 500 y 600 ° C (D). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig4.jpg"> 
Figura 4: Basados en silicio micro con 4 microsensores montado sobre plataforma en un paquete de TO8 (A) y vista detallada de un Microsensor (B) y las barras de ZnO depositado al borde de un electrodo (C). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig5.jpg"> 
Figura 5 : Cambios de resistencia eléctrica de las varillas de ZnO a diferentes concentraciones (25, 20, 10 y 5 ppm) de monóxido de carbono. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Estructuras cilíndricas de óxido de zinc en forma de varillas se sintetizan mediante deposición de vapor químico asistida por aerosol sin el uso de partículas de catalizador-semilla previamente depositadas. Este método es escalable y compatible con varios sustratos basados en silicio, cuarzo o polímeros.

Aerosol-asistida por deposición de Vapor químico del óxido de Metal estructuras: barras de óxido de Zinc

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

El objetivo general de este procedimiento es recubrir varillas de óxido de zinc en plataformas de micromáquinas basadas en silicio o silicio sin utilizar semillas de catalizador predepositadas, a diferencia de otros métodos de última generación que emplean semillas de catalizador para fomentar el crecimiento de estructuras cilíndricas de óxido metálico. El metal presentado aquí permite la deposición de vapor químico asistida por aerosol de varillas de un solo lado a través de un conocido mecanismo sólido de vapor catalizador sin el uso de semillas catalizadoras predepositadas. Este metal tiene la desventaja de que utiliza temperaturas de procesamiento más bajas que los metales de deposición de vapor químico informados anteriormente, lo que ofrece estabilidad y compatibilidad con los diversos sustratos como el silicio, el cuarzo y los polímeros.Para comenzar este procedimiento, limpie un sustrato de silicona de 10 por 10 milímetros en isopropanol y enjuague con agua desionizada. Seque el sustrato con nitrógeno para garantizar una buena adherencia de la película y una cobertura uniforme del sustrato. Coloque el sustrato en una celda de reacción cilíndrica de acero inoxidable casera con un volumen interno de aproximadamente 7000 milímetros cúbicos, adaptada a las dimensiones de las plataformas micromecanizadas a base de silicio empleadas para la fabricación de sensores de gas.Coloque las plataformas micromecanizadas a base de silicio en la celda de reacción y alinéelas con la máscara de sombra para limitar el crecimiento del material al área de interés. Cierre la celda de reacción asegurándose de que la tapa esté correctamente sellada para evitar la fuga de especies reactivas. A continuación, encienda el sistema de control de temperatura que consta de calentadores resistentes integrados con la celda de reacción, un termopar para detectar la temperatura del sustrato y un controlador derivado integral proporcional.Ajuste la temperatura a 400 grados centígrados y deje que se estabilice durante aproximadamente 30 minutos. Agrega 50 miligramos de cloruro de zinc. Y 5 mililitros de etanol en un frasco de vidrio de 100 mililitros.Una vez que la solución esté homogénea, asegure el vial a una trampa de vacío con un clip de unión de vidrio y asegúrese de que el extremo del tubo de bajada se asiente a 60 milímetros por encima del fondo del vial y no esté sumergido en la solución. Ahora sujete el vial a un soporte universal. Ajuste la altura del soporte para que coincida con la parte inferior del vial y el punto focal óptimo de un atomizador ultrasónico que funciona a 1,6 megahercios y proporciona un tamaño medio de gota de aerosol de aproximadamente tres micrómetros.A continuación, conecte la entrada y el escape de la trampa de vacío a la tubería de nitrógeno en la celda de reacción, respectivamente. Antes de comenzar el proceso de deposición química de vapor, verifique que la temperatura en la celda de reacción haya alcanzado un estado estacionario. Usando un controlador de flujo másico, ajuste el flujo de nitrógeno a 200 centímetros cúbicos por minuto y permita que fluya a través del sistema.Encienda el generador de aerosol y mantenga el aerosol constante durante el proceso hasta que la solución que contiene el precursor de zinc se entregue completamente a la celda de reacción. Tan pronto como la solución se haya administrado completamente a la celda de reacción, apague el generador de aerosol en el sistema de control de temperatura para enfriar la celda de reacción. Cuando la temperatura haya bajado a temperatura ambiente, detenga el flujo de nitrógeno y abra la celda de reacción, luego retire la muestra que tiene un color mate grisáceo en la superficie asociado con la presencia de estructuras columnares de óxido de zinc.La deposición química de vapor de cloruro de zinc asistida por aerosoles conduce a la formación de un uniforme grisáceo en las películas adherentes en obleas de silicio desnudas. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido muestran varillas de óxido de zinc de forma hexagonal cuasialineadas con una longitud y un diámetro de aproximadamente 1.600 nanómetros y 380 nanómetros respectivamente. Grandes errores en la temperatura del punto de ajuste o la presencia de gradientes de temperatura a lo largo del sustrato durante la deposición química de vapor pueden causar la deposición de otras morfologías de óxido de zinc o películas con estructuras no uniformes.El análisis de difracción de rayos X de las varillas muestra patrones de difracción asociados con una fase hexagonal de óxido de zinc. La caracterización de las varillas por microscopía electrónica de transmisión de alta resolución muestra un marcado espaciamiento del cepillador consistente con la red interna del plano 002 de la fase hexagonal de óxido de zinc identificada por XRD. La espectroscopia de rayos X de dispersión de energía muestra la presencia de zinc con una contaminación por cloro relativamente baja.Aquí se muestra un conjunto de cuatro sensores de gas de micro máquinas basados en varillas de deposición de vapor químico asistidas por aerosoles. Estos microsistemas son sensibles a concentraciones relativamente bajas de monóxido de carbono, con respuestas máximas registradas cuando los sensores funcionan a 360 grados Celsius utilizando los microcalentadores resistivos integrados en el sistema. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo cultivar varillas de un solo lado en diferentes superficies sin usar semillas catalizadoras predepositadas.Una vez dominada, esta técnica se puede escalar horizontalmente a superficies más grandes si el sistema y los parámetros se reescalan correctamente. Siguiendo este procedimiento, la deposición seleccionada de morfologías de un solo lado distintas de esas también se puede lograr cambiando la temperatura de deposición, los precursores y el solvente portador. Este procedimiento es compatible con un proceso de microfabricación de última generación para dispositivos electrónicos basados en silicio y tiene el potencial de incorporarse en procesos que involucran materiales flexibles altamente resistentes al calor debido a temperaturas relativamente bajas para la deposición de vapor químico asistida por aerosoles de las estructuras.

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Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Se describe el método experimental para depositar películas delgadas de óxido nanoestructurados por deposición por láser pulsado nanosegundo (PLD) en presencia de un gas de fondo. Mediante el uso de este método Al-ZnO dopada (AZO) películas, desde los compactos hasta jerárquicamente estructurada como bosques nano-árbol, pueden ser depositados.

La fabricación de nano-ingeniería óxidos conductores transparentes por deposición por láser pulsado

Se describe el uso de la deposición de láser pulsado (PLD), técnicas de fotolitografía y de alambre de unión para crear escala óxidos complejos dispositivos micrométricos. El PLD se utiliza para crecer películas delgadas epitaxiales. Técnicas de fotolitografía y el alambre de unión se introducen para crear dispositivos prácticos para efectos de su valoración.

La fabricación de óxidos complejos espacialmente confinados

Se describen los procedimientos para preparar nanohilos segmentados y coaxiales mediante electrodeposición en nanoporos. Como ejemplos, se fabricaron nanocables segmentados que consisten en segmentos de Ag y ZnO, y nanocables coaxiales que consisten en una capa de TiO2 y un núcleo de Ag. Los nanocables se utilizaron en experimentos fotocatalíticos de formación de hidrógeno.

Preparación y uso de fotocatalíticamente activo segmentado Ag | ZnO y coaxial de TiO<sub&gt; 2</sub&gt; AG-nanocables hechos por electrodeposición con plantilla

Ofrecimos un método para sintetizar directamente una película delgada de ZnO de alto eje c (0002) mediante deposición química de vapor mejorada con plasma. La película delgada de ZnO sintetizada combinada con el electrodo interdigitado de Pt se utilizó como capa de detección para el fotodetector ultravioleta, mostrando un alto rendimiento a través de una combinación de su buena capacidad de respuesta y confiabilidad.

Síntesis y Caracterización de alta eje c ZnO Thin Film por Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System y su Fotodetector Aplicación UV

Se presenta método de fabricación de un solo paso para la obtención independiente heteroestructura doble epitaxial. Este enfoque podría lograr una cobertura ZnO con una densidad numérica más alta que la de la heteroestructura sola epitaxial, lo que lleva a un nanogenerador piezoeléctrico con un rendimiento eléctrico aumento de la producción.

Preparación de ZnO nanorod / grafeno / ZnO nanorod epitaxialLa heteroestructura doble para piezoeléctricas nanogenerador mediante precalentamiento Hidrotermal

Aquí se presenta un protocolo para la síntesis de Zn 1-x mg x S / Cu 2 O heterouniones en al aire libre a temperatura baja a través de la presión atmosférica espacial atómica deposición de capas (AP-SALD) de Zn 1-x mg x S en óxido de cobre. Tales óxidos de metales de conformación de alta calidad pueden ser cultivadas en una variedad de sustratos, incluyendo plásticos de este método barato y escalable.

Mejora de la Calidad Heterounión en Cu<sub&gt; 2</sub&gt; Células solares O-base través de la optimización de la presión atmosférica espacial Atómica capa depositada<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

A continuación, preparamos y caracterizar nuevos jerárquicos nanoestructuras de ZnO / CdSSe forma de árbol, donde las ramas CdSSe se cultivan en nanocables de ZnO alineados verticalmente. Los nanotrees resultantes son un material potencial para la conversión de energía solar y otros dispositivos optoelectrónicos.

Síntesis del jerárquica ZnO / CdSSe heteroestructura Nanotrees

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Bien alineados verticalmente orientado a ZnO Nanorod matrices y su aplicación en invertida pequeña molécula de las células solares

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Fabricación de diodos de Schottky en Zn-polar heteroestructura de BeMgZnO/ZnO por Epitaxy de viga Molecular asistida por Plasma

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Aprende a depositar nanobarras de óxido de zinc sobre silicio mediante deposición química asistida por aerosol sin semillas catalíticas previas. Este método escalable permite temperaturas más bajas y compatibilidad con diversos sustratos para aplicaciones en sensores de gases.

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