Name: Crecimiento de nanoformas dendríticas de oro en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 2 s
Description: Aprende a sintetizar nanoformas dendríticas de oro mediante deposición electrolítica en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio. Este método rápido y sencillo potencia reacciones fotocatalíticas plasmónicas.

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Este trabajo fue apoyado por el Ministerio de ciencia y tecnología, Taiwán, bajo los números de contrato más 105-2221-E-492-003-MY2 y la mayoría 107-2622-E-239-002-CC3.

1. preparación de la muestra
<ol><li>
Preparación del sustrato de estaño utilizando un sistema de pulverización de magnetrón de impulso de alta potencia
	<ol>
<li>Corte una oblea de silicio de tipo n de 4 pulgadas en muestras de 2 cm x 2 cm.</li>
		<li>Lave las muestras con acetona, isopropanol y agua desionizada.</li>
		<li>Séquelo con un spray N2 durante 5 min.</li>
		<li>Coloque las muestras lavadas si en un soporte de muestra y coloque el soporte de la muestra en una cámara de pulverización de magnetrón de impulso de alta potencia (HiPIMS).</li>
		<li>Coloque un objetivo de titanio con un diámetro de 4 pulgadas en un cátodo de pulverización.</li>
		<li>Reduzca la presión de la cámara a menos de 8 x 10-6 Torr mediante una bomba mecánica y una criobomba.</li>
		<li>Utilice HiPIMS para depositar una capa de TI en una oblea de silicio y depositar una capa de estaño en la capa de ti. Consulte la tabla 1 para conocer los parámetros de deposición de las capas de ti y Tin en hipims.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Au DNF preparación sobre sustratos de estaño/si
	<ol>
<li>Colocar 24 ml de una solución de reactivo que comprenda 10 mm de ácido cloroaurico (haucl4) y una solución de grabador de óxido tamponado que comprenda un 11,4% de NH4F y un 2,3% de HF en un recipiente de teflón que mida 5 cm x 5 cm x 5 cm.</li>
		<li>Sumergir los sustratos en la solución de mezcla durante 3 min.</li>
		<li>Retirar la muestra y lavarla con agua desionizada.</li>
		<li>Seque la muestra con el spray N2 y luego incubarla a 120 ° c durante 5 min para obtener muestras de au dNFS/Tin/si.</li>
		<li>Repita la preparación au DNF 10X.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. examen de la muestra
<ol><li>
El análisis de microscopía electrónica
	<ol>
<li>Corte la muestra en 0,4 cm x 0,8 cm con un bolígrafo de tungsteno, y límpielo usando el spray N2 .</li>
		<li>Recubra una lámina delgada de PT en la muestra con un recubridora de esputter de iones para 50 s.</li>
		<li>Coloque la muestra preparada en un instrumento de microscopía electrónica de barrido (SEM).</li>
		<li>Obtener imágenes SEM por el microscopio electrónico de barrido y análisis de elementos de conducta21,22.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Los análisis de difracción de rayos X
	<ol>
<li>Coloque la muestra en un instrumento de difracción de rayos X (XRD).</li>
		<li>Obtenga los patrones de XRD21,22.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<li>Lin, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+fabrication+of+three-dimensional+gold+dendritic+nanoforests+for+visible+light-enhanced+methanol+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Rapid fabrication of three-dimensional gold dendritic nanoforests for visible light-enhanced methanol oxidation.</a> Electrochimica Acta. 192, 15-21 (2016).</li>
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<li>Lorite, I., Serrano, A., Schwartzberg, A., Bueno, J., Costa-Krämer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+enhanced+Raman+spectroscopy+by+titanium+nitride+non-continuous+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Surface enhanced Raman spectroscopy by titanium nitride non-continuous thin films.</a> Thin Solid Films. 531, 144-146 (2013).</li>
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<li>Cesiulis, H., Ziomek-Moroz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocrystallization+and+electrodeposition+of+silver+on+titanium+nitride%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Electrocrystallization and electrodeposition of silver on titanium nitride.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 30 (11), 1261-1268 (2000).</li>
<li>Wu, Y., Chen, W. C., Fong, H. P., Wan, C. C., Wang, Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Displacement+reactions+between+metal+ions+and+nitride+barrier+layer%2Fsilicon+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Displacement reactions between metal ions and nitride barrier layer/silicon substrate.</a> Journal of the Electrochemical Society. 149 (5), G309-G317 (2002).</li>
<li>Koo, H. C., Ahn, E. J., Kim, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct-electroplating+of+Ag+on+pretreated+TiN+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Direct-electroplating of Ag on pretreated TiN surfaces.</a> Journal of the Electrochemical Society. 155 (1), D10-D13 (2008).</li>
<li>Shiao, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+gold+dendritic+nanoflowers+deposited+on+titanium+nitride+for+photoelectrochemical+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Novel gold dendritic nanoflowers deposited on titanium nitride for photoelectrochemical cells.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 22 (10), 3077-3084 (2018).</li>
<li>Shiao, M. H., Lin, C. T., Zeng, J. J., Lin, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+gold+dendritic+nanoforests+combined+with+titanium+nitride+for+visible-light-enhanced+chemical+degradation%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Novel gold dendritic nanoforests combined with titanium nitride for visible-light-enhanced chemical degradation.</a> Nanomaterials. 8 (5), 282(2018).</li>
<li>Carraro, C., Maboudian, R., Magagnin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallization+and+nanostructuring+of+semiconductor+surfaces+by+galvanic+displacement+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Metallization and nanostructuring of semiconductor surfaces by galvanic displacement processes.</a> Surface Science Reports. 62 (12), 499-525 (2007).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En este estudio, au DNFs con múltiples tamaños de ramas fueron decorados en la superficie de TiN/si mediante el uso de FAGRR. La deposición de las DNF se podría identificar directamente por un cambio significativo en el color. El espesor de las DNFs en estaño/si aumentó a 5,10 ± 0,20 μm en 15 minutos, y este aumento de espesor se puede expresar utilizando la siguiente ecuación lineal: y = 0,296t + 0,649, donde el tiempo varió de 1 a 15 min.
En FAGRR, la deposición metálica se...

Las nanopartículas de oro tienen propiedades ópticas características y resonancias de plasmón de superficie localizadas (lsprs), según el tamaño y la forma de las nanopartículas1,2,3,4. Además, las nanopartículas de oro pueden mejorar significativamente las reacciones fotocatalíticas plasmónicas5. Las nanoformas dendríticas apiladas con nanopartículas de oro han recibido una considerable atención debido a sus áreas de superficie específicas notables y a la robusta mejora de LSPR6,7,8,9 ,10,11,12,13.
El estaño es un material cerámico extremadamente duro y tiene una notable estabilidad térmica, química y mecánica. Tin tiene propiedades ópticas distintivas y se puede utilizar para aplicaciones plasmónicas con luz visible a cerca del infrarrojo14,15. La investigación ha demostrado que el TiN puede producir mejoras de campo electromagnéticos, similares a las nanoestructuras16de au. Se ha demostrado la deposición de cobre17 o plata18,19,20 sobre sustratos de estaño para aplicaciones. Sin embargo, se han realizado pocos estudios sobre materiales compuestos de au/TiN para aplicaciones. Shiao et al. han demostrado recientemente aplicaciones potenciales de compuestos de au DNFs/TiN para las células fotoelectroquímicas21 y la degradación química22.
Au se puede sintetizar en un sustrato de estaño mediante el uso de un FAGRR23. La condición de deposición de au DNFs en TiN es crucial en el rendimiento de las aplicaciones. Este estudio examina el crecimiento de las DNF en un sustrato con recubrimiento de estaño.

<table><tbody><tr><td>Acetona</td><td>Dinhaw Enterprise Co. Ltd., Taipei, Taiwán</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Echo Chemical Co. Ltd., Miaoli, Taiwán</td><td>TG-078-000000-75NL</td><td></td></tr><tr><td>Grabado de óxido tamponado</td><td>Uni-onward Corp., Hsinchu, Taiwán &nbsp;</td><td>UR-BOE-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Ácido cloroáurico</td><td>Alfa Aesar., Heysham, Reino Unido</td><td>36400.03</td><td></td></tr><tr><td>Oblea de silicio</td> tipo <td>N Summit-Tech Company, Hsinchu, Taiwán</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sistema de pulverización catódica de magnetrón de impulso de alta potencia (HiPIMS)</td><td>Melec GmbH, Alemania</td><td></td><td>SPIK2000A&nbsp;</td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido (SEM)</td><td>JEOL, Japón</td><td></td><td>JSM-7800F</td></tr><tr><td>Recubrimiento por pulverización catódica iónica</td><td>Hitachi, Japón</td><td></td><td>E-1030</td></tr><tr><td>Difractómetro de rayos X (XRD)</td><td>PAN.ALYTICAL, Países Bajos</td><td></td><td>X'Pert PRO MRD</td></tr></tbody></table>

crecimiento de nanoformas dendríticas de oro en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio

Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

En este estudio, un sistema de pulverización de magnetrón de impulso de alta potencia se utiliza para recubrir una película plana y firme de nitruro de titanio (TiN) en obleas de silicio (si), y una reacción de reemplazo galvánico asistida por fluoruro (FAGRR) se emplea para la deposición rápida y fácil de oro nanoformas dendríticas (au DNFs) en los sustratos de estaño/si. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) y los patrones de espectroscopía de rayos X de energía dispersiva de muestras TiN/si y au DNFs/TiN/si validan que el proceso de síntesis se controla con precisión. Bajo las condiciones de reacción en este estudio, el espesor de las DNF se incrementa linealmente a 5,10 ± 0,20 μm dentro de los 15 minutos de la reacción. Por lo tanto, el procedimiento de síntesis empleado es un enfoque simple y rápido para preparar au DNFs/TiN/si composites.

La figura 1 muestra las imágenes de las preparaciones de muestras au dNFS/Tin/si. La oblea de silicio era de color blanco plateado (figura 1A). El estaño/si era de color amarillo dorado y tenía una superficie homogénea (figura 1B), que indicaba el recubrimiento uniforme de estaño en la oblea de silicio. Au DNFs/TiN/si era de color marrón amarillento y menos homogéneo en la superficie (<strong class="...

Este estudio presenta un procedimiento factible para sintetizar nanoformas dendríticas de oro en sustratos de nitruro de titanio/silicio. El grosor de las nanoformas dendríticas de oro aumenta linealmente dentro de los 15 minutos de una reacción de síntesis.

Crecimiento de nanoformas dendríticas de oro en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

Este protocolo es un método de deposición simple, rápido y electrolizos para preparar nanoforestestos dendríticos de oro sobre un sustrato de silicio recubierto de nitruro de titanio. Las principales ventajas de esta técnica son su simplicidad y su velocidad. Los nanoforestos dendríticos de oro pueden inducir puntos críticos plasmónicos y mejorar las reacciones fotocatalíticas plasmónicas.También se puede utilizar este procedimiento para preparar los nanoforestos dendríticos de metales de aleación como la plata. La demostración de vídeo facilita el énfasis en los detalles esenciales del experimento. Para comenzar el procedimiento, corte 10 piezas de dos por dos centímetros de oblea de silicio de tipo n.Sonicar las muestras de silicio durante cinco minutos cada una en acetona, alcohol isopropílico y agua desionizada en secuencia. Seque las muestras durante cinco minutos bajo una corriente de gas nitrógeno. A continuación, coloque las muestras de silicio limpio y seco en un portacuchillas y coloque el soporte en una cámara de muestra HiPIMS.Coloque un objetivo de titanio de cuatro pulgadas de diámetro en un cátodo de pulverización HiPIMS y bombee la cámara HiPIMS a ocho veces 10 a los seis torrs negativos. Deposite una capa de 50 nanómetros de titanio en las muestras de silicio. A continuación, deposite nitruro de titanio para lograr un espesor total de nitruro de titanio de unos 300 nanómetros.Cuando se complete la deposición de nitruro de titanio, combine 240 microlitros de un ácido cloroaurico molar, ocho mililitros de seis a un color de óxido tamponado y 15,76 mililitros de agua desionizada en un recipiente de politetrafluoroetileno. Sumerja un sustrato en la solución de ácido cloroáurico durante exactamente tres minutos y luego lávelo con agua desionizada. Seque la muestra bajo una corriente de gas nitrógeno e impleré la in incubar a 120 grados centígrados durante cinco minutos.Repita este proceso para cada uno de los sustratos recubiertos de nitruro de titanio restantes. Una vez completada la preparación de la muestra, caracterice las muestras con microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. La dispersión de energía de la espectroscopia de rayos X confirmó que las estructuras de oro habían crecido en superficies de silicio recubiertas de nitruro de titanio.La película de nitruro de titanio depositada en la oblea de silicio era lisa y uniforme. A un minuto de colocar la muestra en la solución de crecimiento, pequeños núcleos de oro aparecieron a través de la muestra con unos pocos núcleos más grandes que se asemejaban a los erizos de mar. Se observaron estructuras similares a un solo árbol después de tres minutos de crecimiento, con ramificaciones que se produjeron después de cinco minutos de crecimiento.Después de 10 minutos, el nanoforesto dendrítico cubrió toda la superficie de nitrito de titanio. Después de 15 minutos, el nanoforesto dendrítico era denso y unos cinco micrómetros de espesor. El espesor del nanoforesto dendrítico del oro se encontró para aumentar linealmente con el tiempo de síntesis.Los picos de oro en la difracción de rayos X también aumentaron con el tiempo, mientras que las señales de nitrito de titanio desaparecieron a medida que avanzaba la síntesis. Las cosas más importantes a recordar al intentar este procedimiento es la tasa de composición y un PH de solución, también afectan el método de deposición. Es posible fabricar DNFs y otros sustratos recubiertos de nitrito de titanio como silicona de sílice, vidrio convencional, vidrio ITO y el vidrio FDO para diversas aplicaciones.Uno debe tener cuidado al manipular las muestras porque es fácil quitar los DNF dorados de los sustratos de silicio de nitrito de titanio si el DNF de oro allí está lo suficientemente enfermo. Recuerde usar equipo de protección personal cuando trabaje con óxido de tampón etch, que contiene fluoruro de hidrógeno.

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Se presenta en las técnicas a micropatrón nanoporoso películas delgadas de oro a través de la impresión y la fotolitografía plantilla, así como los métodos a células de cultivo en los patrones de microfabricados. Además, se describen los métodos de análisis de imágenes para caracterizar la morfología de las células cultivadas utilizando electrónica de barrido y técnicas de microscopía de fluorescencia y de material.

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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.

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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.

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A continuación, se presenta un protocolo para la síntesis in situ de nanopartículas de oro (AuNPs) dentro del espacio de capa intermedia de películas titanato estratificado sin la agregación de AuNPs. No se observó cambio espectral incluso después de 4 meses. El material sintetizado se espera que las aplicaciones en catálisis, fotocatálisis, y el desarrollo de dispositivos plasmónicas rentables.

In Situ Síntesis de nanopartículas de oro sin agregación en el espacio entre capas de Capas de titanato películas transparentes

Se presenta un método basado en la solución para sintetizar nanohilos de Au de sustrato enlazado. Templando los ligandos moleculares utilizados durante la síntesis, los nanocables de Au se pueden cultivar de varios sustratos con diferentes propiedades superficiales. Nanoestructuras basadas en nanocable au también pueden ser sintetizados mediante el ajuste de los parámetros de reacción.

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Este protocolo detalla una técnica novedosa de nano-fabricación que puede utilizarse para hacer películas de nanopartículas controlable y adaptable sobre grandes áreas basadas en el autoensamblaje de dewetting de películas de metal tapadas.

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El control de la temperatura durante los experimentos de microscopía electrónica en fase líquida abre nuevas perspectivas para estudiar la dinámica de las nanopartículas en entornos líquidos que imitan su formación o medios de aplicación. Utilizando células líquidas de calentamiento recientemente desarrolladas, observamos directamente la influencia de la temperatura en los procesos de nucleación y crecimiento de las nanopartículas de oro en el agua.

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Aprende a sintetizar nanoformas dendríticas de oro mediante deposición electrolítica en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio. Este método rápido y sencillo potencia reacciones fotocatalíticas plasmónicas.

Crecimiento de nanoformas dendríticas de oro en sustratos de silicio recubiertos de nitruro de titanio

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