Name: Flux-aidé diélectrophorèse : Une méthode Low Cost pour la Fabrication des dispositifs de nanofils traitable-Solution Haute Performance (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
Description: Découvrez la diélectrophorèse assistée par flux pour l'auto-assemblage de dispositifs à nanofils. Cette méthode permet la fabrication rapide et reproductible de transistors à effet de champ en silicium pour l'électronique.

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Les auteurs aimeraient remercier ESPRC et BAE systems pour soutien financier et Prof. Brian A. Korgel et son groupe pour la fourniture de PAFD cultivé de nanofils de silicium utilisées dans ce travail.

Mise en garde : Toutes les procédures à moins qu’autrement indiqué avoir lieu dans une salle propre environnement et risques des évaluations ont été menées pour assurer la sécurité pendant les nanofils et manutention des produits chimiques. Nanomatériaux peut-être avoir un certain nombre de conséquences sur la santé qui sont comme des encore inconnue et sorte doivent être manipulées avec des soins21.
Remarque : Le processus commence par la préparation des substrats, suivie par les premiers pas de dépôts de photolithographie et métal pour définir les contacts de la DEP. Les nanofils sont ensuite assemblés par DEP et une étape plus facultatif dépôts photolithographique et métallique peut être réalisée pour déposer le haut de la page contacts sur nanofils. Les caractéristiques courant-tension de nanofils transistor devices sont mesurés puis à l’aide d’un kit de caractérisation des semi-conducteurs.
1. préparation des substrats
<ol><li>Coupez une tranche de dioxyde de silicium/silicium dopé de type n en tailles appropriées, par exemple, 2,5 cm2.</li>
	<li>Pendant la découpe, s’assurer que la surface supérieure de la plaquette n’est pas touchée ou rayée.</li>
	<li>Exécutez une pointe à tracer diamant sur toute la surface en un mouvement continu de pratiquer une coupe.</li>
	<li>Diviser la plaquette le long de la coupe.</li>
	<li>Placer les échantillons sur un porte-substrat et laisser agir pendant 5 min dans un bain à ultrasons à 100 % de puissance (450 W), d’abord à l’eau désionisée, puis l’acétone et enfin isopropanol (IPA). Remarque : Voir Table des matières pour les numéros CAS et leurs fournisseurs.</li>
	<li>Sécher le substrat avec un pistolet d’azote pour lever les IPA ou poussière de la surface.</li>
	<li>Cendres de plasma les échantillons dans le plasma d’oxygène à 100 W pendant 5 min pour éliminer tous les résidus organiques restants.</li>
</ol>2. photolithographie bicouche processus pour les Contacts
Remarque : Un procédé de photolithographie bicouche est utilisé pour créer des électrodes. La photolithographie sont effectuées dans une chambre jaune pour prévenir la carie des matériaux de la résine photosensible.
<ol><li>Chauffer l’échantillon à 150 ° C pendant 15 min à l’aide d’une plaque de cuisson, pour enlever l’eau qui reste de la surface. Remarque : Il s’agit d’assurer l’adhérence de la résine photosensible ; Cependant des apprêts chimiques comme le HMDS peuvent également être utilisés.</li>
	<li>Supprimer l’exemple de la plaque chauffante et placez-le sur un spin-coater.</li>
	<li>À l’aide d’une pipette, déposer environ 1 mL de résine photosensible A sur la surface jusqu'à ce que la totalité de l’échantillon est uniformément couvert. Remarque : Consultez la Table des matières pour la photorésine exact utilisé.</li>
	<li>Faire tourner l’échantillon à 4 000 tr/min pour 45 s, pour produire un film d’épaisseur d’environ 250 nm. Si les électrodes qui sont plus épais que 150 nm sont déposés, changer cette recette.</li>
	<li>Retirer l’échantillon de l’essorage-coater et placez-le sur une plaque de cuisson à 150 ° C pendant 5 min.</li>
	<li>Supprimer l’exemple de la table de cuisson et laisser l’échantillon pour se reposer pendant 5 min dans une zone d’humidité de 50 %. Il s’agit d’assurer la réhydratation de la résine photosensible22. Remarque : Si l’humidité du laboratoire est supérieure à 50 %, l’échantillon peut être laissé au repos dans l’air.</li>
	<li>Placer l’échantillon sur le spin-coater et distribuer environ 1 ml de solution de résine photosensible B sur la surface du substrat.</li>
	<li>Faire tourner l’échantillon à 3 500 tr/min pour 45 s, donnant une épaisseur de film d’environ 500 nm.</li>
	<li>Placer l’échantillon sur une plaque de cuisson à 120 ° C pendant 2 min.</li>
	<li>Supprimer l’exemple de la table de cuisson et le laisser se reposer dans une zone d’humidité de 50 % pendant 5 min.</li>
	<li>Exposer l’échantillon à l’aide d’un masque-aligneur et photomasque à la lumière UV pour 6,7 s pour un total de 180 mJ de l’exposition. Remarque : La dose d’exposition exacte peut devoir être ajustée selon un modèle particulier d’aligneur de masque.</li>
	<li>Retirer l’échantillon de l’aligneur de masque et de développer en l’immergeant dans photorésine developer pendant 30 s. Remarque : Consultez la Table des matières pour le développeur exact.</li>
	<li>Supprimer l’exemple du développeur, plonger l’échantillon dans l’eau désionisée et rincez-le pour arrêter le processus de développement.</li>
	<li>Vérifier la photolithographie à l’aide d’un microscope optique. Un polariseur peut servir à vérifier la contre-dépouille de la bicouche qui doit se présenter sous forme de lignes pâles autour du canal. Le temps peut être ajusté si trop ou deux sont peu inférieurs est atteint.</li>
</ol>3. dépôts de Contacts métalliques
NOTE : Le dépôt électronique faisceau (E-beam) est utilisé pour déposer des électrodes sur la résine photosensible préparée. Ce processus permet également des évaporateurs thermiques ou autres types de techniques de déposition de couches minces métalliques.
<ol><li>Placer les échantillons dans la salle E-beam ; pompe vers le bas jusqu'à ce qu’un vide élevé est atteint. Dans ce cas, un vide d’environ 1 x 10-6 mTorr est atteint.</li>
	<li>Dépôt de 2 à 6 nm du titane qui agit comme une couche d’adhérence suivie de 30 nm d’or pour les contacts de la DEP.</li>
	<li>Retirer les échantillons de la chambre de faisceau électronique.</li>
	<li>Effectuez la procédure de décollage en supprimant la plupart des excès métal et résine photosensible. Cela se fait en plaçant les échantillons dans un bécher de photorésine remover pendant 15 min.</li>
	<li>Enlever les échantillons du bécher de photorésine remover A et placer dans un autre bécher propre de photorésine remover pour un autre 15 min. Il s’agit d’empêcher les particules métalliques volumineuses de s’installer sur l’échantillon.</li>
	<li>Déjaugeage complet par sonification le bécher pendant 5 min à 50 % de puissance.</li>
	<li>Retirer les échantillons du bain un par un, assurant pour rincer tout matériel avec IPA pour empêcher les particules métalliques indésirables de s’installer entre les électrodes. Remarque : Les électrodes sont maintenant préparés pour l’alignement de la DEP de nanofils.</li>
</ol>4. DEP de nanofils
<ol><li>Préparer une solution de silicium ou autres nanofils dans anisole d’environ 1 concentration µg/mL. Dans cette expérience, la solution est brièvement sonication pour 15 s à la puissance la plus faible réglage possible de supprimer une floculation. Autres solvants peuvent être utilisées comme le toluène et le N, N-diméthylformamide (DMF)1.</li>
	<li>Pour vérifier la solution goutte coulée une 10 µL de la formulation de nanofils sur un substrat sacrificiel.</li>
	<li>Inspecter le substrat avec des nanofils déposés à l’aide d’un microscope optique polarisé (POM). Les nanofils de silicium sont biréfringents et par conséquent peuvent être facilement vu en POM. Si il n’y a aucun amas de nanofils visibles, et la plupart des nanofils est bien dispersée sur le substrat, alors peut commencer à l’étape suivante, sinon la solution est re-aux ultrasons et la concentration de nanofils peut devoir être ajustée. Cela peut prendre plusieurs tentatives pour obtenir la dispersion de nanofils correct.</li>
	<li>Placez la plateforme de l’échantillon préparé avec électrodes sur 30° (vs horizon) inclinée avec le canal périphérique aligné horizontalement. Le sens d’écoulement de dispersion doit être perpendiculaire aux bords électrodes pour permettre un alignement des nanofils plus efficace.</li>
	<li>Contact avec les électrodes à l’aide de sondes micro reliés à un générateur de fréquence1.</li>
	<li>Ensemble, que la fréquence et la tension sont sur le générateur de fréquences. Dans cette expérience, utiliser une tension de signal DEP de 10 V crête à crête et une sinusoïde à 1 MHz. NOTE : Augmentation de la fréquence jusqu'à 20 MHz peut aider à collecter des nanofils avec une conductivité élevée et piège à faible densité1,2. Voir pour une discussion détaillée de référence1 . DEP signal bande passante indiquée ici a été obtenu grâce au recours Si PAFD nanofils spectroscopie et collection temps analyse d’impédance, tel que décrit en référence1. Autres types de nanofils avec mobilité de porteur de charge supérieure ou inférieure, dopée à nanofils ou obtenues par d’autres méthodes de croissance de nanofils peuvent avoir différente gamme de fréquences de signal DEP résultant dans la collection de nanofils de haute qualité.</li>
	<li>Mise en marche le générateur de fréquences et déposez environ 10 µL de solution de nanofils à l’aide d’une micropipette sur la zone périphérique. NOTE : Placer l’échantillon à un angle (30°) permet de créer un flux lent et assistance gravitationnelle du liquide. Une action capillaire à l’aide d’une lame de verre peut également être utilisé6.</li>
	<li>Appliquer le DEP signal pour 30 s et éteint puis le générateur de fréquences.</li>
	<li>Supprimer l’exemple et rincer doucement avec IPA.</li>
	<li>Sec-off l’échantillon très délicatement à l’aide d’un pistolet d’azote. Un microscope optique polarisé peut être utilisé pour inspecter l’échantillon et de régler les paramètres Remarque : La tension du signal DEP, la fréquence et la densité de dispersion nanofil est réglable pour atteindre une densité désirée reproductible de nanofils, de quelques nanofils à quelques centaines par dispositif1,2.</li>
</ol>5. le dépôt d’une couche métallique secondaire
<ol><li>Pour atteindre la meilleure injection de courant dans NW FETs, appliquer un deuxième contact métallique sur le dessus les nanofils. NOTE : Ce procédé de dépôt contact suit les étapes exactes mêmes comme des sections 2 et 3, en photolithographie et METALLISATION, sauf que seulement une couche d’or est déposée.</li>
</ol>6. j’ai-V caractérisation de dispositifs de nanofils
Remarque : Les échantillons sont maintenant terminés et peuvent être utilisés dans des expériences ultérieures ou leurs caractéristiques I-V peuvent être mesurées pour établir les propriétés électriques de nanofils FET. Les appareils fabriqués sont bloquées dos FETs, où wafer de silicium dopé sert de la grille commune et SiO2 couche sert le diélectrique de grille.
<ol><li>Pour établir le contact électrique avec la porte, retirer une petite zone de l’oxyde de silicium au bord de l’échantillon à l’aide d’une pointe à tracer diamant.</li>
	<li>Utilisez un pistolet d’azote pour éliminer les particules indésirables dioxyde de silicium.</li>
	<li>Placez trois microsonde (source, vidange et porte) sur les contacts d’électrode or source-drain, avec la sonde porte sur la zone avec enlevé SiO2.</li>
	<li>Utilisent un système de caractérisation de semi-conducteurs d’effectuer des mesures I-V.</li>
	<li>Mesurer les scans de transfert et de la sortie de NW FETs que ceux-ci donnent des informations sur les performances de l’appareil et les propriétés électriques des nanofils1,17,23. Notez que les mesures de transfert impliquent stepping source-drain et balayage tension gate. Les caractéristiques de sortie sont mesurées par balayage voltage source-drain et exécution pas à pas de tension de la porte.</li>
</ol>

<ol><li>Constantinou, M., Rigas, G. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Tunable+Selection+and+Self-Assembly+of+Si+Nanowires+from+Heterogeneous+Feedstock%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock.</a> ACS Nano. , (2016).</li>
<li>Constantinou, M., Hoettges, K. F., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4978930?journalCode=apl">Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system.</a> App. Phy. Lett. 110 (13), 1-6 (2017).</li>
<li>Huang, H., Lee, Y. C., Tan, O. K., Zhou, W., Peng, N., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+sensitivity+SnO2+single-nanorod+sensors+for+the+detection+of+H2+gas+at+low+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">High sensitivity SnO2 single-nanorod sensors for the detection of H2 gas at low temperature.</a> Nanotech. 20 (11), 115501(2009).</li>
<li>Rutherglen, C., Jain, D., Burke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotube+electronics+for+radiofrequency+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+nanotech%22%5BJournal%5D)">Nanotube electronics for radiofrequency applications.</a> Nat. nanotech. 4 (12), 811-819 (2009).</li>
<li>Kang, M. G., Hwang, D. H., Kim, B. S., Whang, D., Hwang, S. W. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2011AIPC.1399..319K">RF characterization of germanium nanowire field effect transistors.</a> AIP Conf. Proc. 1399 (2011), 319-320 (2011).</li>
<li>Collet, M., Salomon, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+assembly+of+single+nanowires+through+capillary-assisted+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mat%22%5BJournal%5D)">Large-scale assembly of single nanowires through capillary-assisted dielectrophoresis.</a> Adv. Mat. 27 (7), 1268-1273 (2015).</li>
<li>Pethig, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoresis%3A+Status+of+the+theory%2C+technology%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoresis: Status of the theory, technology, and applications.</a> Biomicrofluidics. 4 (2), (2010).</li>
<li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+TB+%22Electromechanics+of+particles%22">Electromechanics of particles</a>. (2), Cambridge University Press. (1995).</li>
<li>El-Ali, J., Sorger, P. K., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nature/journal/v442/n7101/full/nature05063.html">Cells on chips.</a> Nat. 442 (7101), 403-411 (2006).</li>
<li>Doh, I., Cho, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424705000464">A continuous cell separation chip using hydrodynamic dielectrophoresis (DEP) process.</a> Sensrs. and Actrs, A: Phys. 121 (1), 59-65 (2005).</li>
<li>Freer, E. M., Grachev, O., Duan, X., Martin, S., Stumbo, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-yield+self-limiting+single-nanowire+assembly+with+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+nanotech%22%5BJournal%5D)">High-yield self-limiting single-nanowire assembly with dielectrophoresis.</a> Nat. nanotech. 5 (7), 525-530 (2010).</li>
<li>Monica, A. H., Papadakis, S. J., Osiander, R., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wafer-level+assembly+of+carbon+nanotube+networks+using+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">Wafer-level assembly of carbon nanotube networks using dielectrophoresis.</a> Nanotech. 19, 85303(2008).</li>
<li>Raychaudhuri, S., Dayeh, S. A., Wang, D., Yu, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precise+semiconductor+nanowire+placement+through+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Precise semiconductor nanowire placement through dielectrophoresis.</a> Nano Lett. 9 (6), 2260-2266 (2009).</li>
<li>Schmidt, V., Riel, H., Senz, S., Karg, S., Riess, W., Gösele, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realization+of+a+silicon+nanowire+vertical+surround-gate+field-effect+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Realization of a silicon nanowire vertical surround-gate field-effect transistor.</a> Small. 2 (1), 85-88 (2006).</li>
<li>Hanrath, T., Korgel, B. A. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200390101/abstract">Supercritical fluid-liquid-solid (SFLS) synthesis of Si and Ge nanowires seeded by colloidal metal nanocrystals.</a> Adv. Mat. 15 (5), 437-440 (2003).</li>
<li>Heitsch, A. T., Akhavan, V. A., Korgel, B. A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm2007704">Rapid SFLS synthesis of Si nanowires using trisilane with in situ alkyl-amine passivation.</a> Chem. of Mat. 23 (11), 2697-2699 (2011).</li>
<li>Constantinou, M., Stolojan, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface+Passivation+and+Trap+Reduction+via+a+Solution-Based+Method+for+Near-Zero+Hysteresis+Nanowire+Field-Effect+Transistors%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+App.+Mat.+and+Intf%22%5BJournal%5D)">Interface Passivation and Trap Reduction via a Solution-Based Method for Near-Zero Hysteresis Nanowire Field-Effect Transistors.</a> ACS App. Mat. and Intf. 7 (40), 22115-22120 (2015).</li>
<li>Kim, T. H., Lee, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoretic+alignment+of+gallium+nitride+nanowires+%28GaN+NWs%29+for+use+in+device+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoretic alignment of gallium nitride nanowires (GaN NWs) for use in device applications.</a> Nanotech. 17 (14), 3394-3399 (2006).</li>
<li>Boote, J., Evans, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/16/9/015/meta">Dielectrophoretic manipulation and electrical characterization of gold nanowires.</a> Nanotech. 16 (9), 1500-1505 (2005).</li>
<li>Gierhart, B. C., Howitt, D. G., Chen, S. J., Smith, R. L., Collins, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+Dependence+of+Gold+Nanoparticle+Superassembly+by+Dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Frequency Dependence of Gold Nanoparticle Superassembly by Dielectrophoresis.</a> Langmuir. 23 (19), 12450-12456 (2007).</li>
<li>Klaine, S. J., Alvarez, P. J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+in+the+environment%3A+behavior%2C+fate%2C+bioavailability%2C+and+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+tox.+and+chem.+%2F+SETAC%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects.</a> Environ. tox. and chem. / SETAC. 27 (9), 1825-1851 (2008).</li>
<li>MicroChemicals Rehydration of Photoresists. , 
 <a target="_blank" href="http://www.microchemicals.com/technical_information/photoresist_rehydration.pdf">http://www.microchemicals.com/technical_information/photoresist_rehydration.pdf</a> (2013).</li>
<li>van Tilburg, J. W. W., Algra, R. E., Immink, W. G. G., Verheijen, M., Bakkers, E. P. A. M., Kouwenhoven, L. P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0268-1242/25/2/024011/meta">Surface passivated InAs/InP core/shell nanowires.</a> Semicond. Sci. and Tech. 25 (2), 24011(2010).</li>
<li>Krupke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separation+of+Metallic+from+Semiconducting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Sci%22%5BJournal%5D)">Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Sci. 301 (5631), 344-347 (2003).</li>
</ol>

Les auteurs confirment qu’il n’y a aucun conflit d’intérêt.

La fabrication avec succès et les performances des dispositifs dépendant de plusieurs facteurs clés. Citons nanofil densité et la répartition dans la formulation, le choix du solvant, la fréquence des DEP et le contrôle du nombre de nanofils présents sur le dispositif d’électrodes1.
Une des étapes essentielles dans la réalisation de dispositifs de travail répétitif est la préparation d’une formulation de nanowire sans clusters ou en bouquets. La formulation peut être so...

Assemblée contrôlable et reproductible de nanoparticules dans des endroits prédéfinis de substrat est l’un des principaux défis à la solution-process électroniques et photoniques dispositifs utilisant des nanoparticules semi-conductrices ou conductrices. Pour les appareils de haute performance, il est également très bénéfique pour pouvoir sélectionner des nanoparticules avec tailles préférentiels et des propriétés électroniques particulières, y compris, par exemple, conductivité élevée et faible densité d’États de surface piège. Malgré des progrès importants dans la croissance de nanomatériaux, y compris les matériaux de nanofils et nanotubes, quelques variations des propriétés des nanoparticules sont toujours présentes, et une étape de sélection peut améliorer considérablement la performance de l’appareil à base de nanoparticules1 ,2.
La méthode DEP flux-aidé a démontré dans ce travail vise à relever les défis ci-dessus en montrant contrôlables ensemble de nanofils semi-conducteurs sur contacts métalliques pour les transistors à effet de champ nanofil haute performance. DEP résout plusieurs problèmes de fabrication de dispositifs de nanofils en une seule étape, y compris le positionnement de nanofils, alignement et orientation des nanofils et sélection de nanofils avec propriétés souhaitées par la DEP signal fréquence sélection1. DEP a été utilisé pour nombreux autres appareils allant de gaz capteurs3, les transistors1, et4,5, matrices de commutation RF pour le positionnement des bactéries pour analyse7.
DEP est la manipulation des particules polarisables via l’application d’un champ électrique de non-uniforme résultant en nanofils auto-assemblage à travers les électrodes8. La méthode a été initialement développée pour la manipulation des bactéries9,10 , mais a depuis été étendue à la manipulation de nanofils et nanomatériaux.
Traitement solution DEP des nanoparticules permet la fabrication de dispositifs semi-conducteurs qui diffère sensiblement des techniques traditionnelles de descendante fondées sur plusieurs photomasking, implantation ionique, haute température14, recuit et gravure étapes. Étant donné que DEP manipule des nanoparticules qui ont déjà été synthétisés, c’est une technique de fabrication de basse température, de bas en haut11. Cette approche permet aux périphériques de nanofils à grande échelle être assemblés sur presque n’importe quel substrat dont les substrats plastiques sensibles à la température, flexible6,12,13.
Dans cet ouvrage, transistors à effet de champ haute performance p-type silicium nanofils sont fabriquées en utilisant des flux-aidé DEP et la caractérisation de courant-tension FET est menée. Les nanofils de silicium utilisées dans ce travail sont cultivées par les Super liquide liquide solide (PAFD) méthode15,16. Les nanofils sont dopés intentionnellement et sont environ 10 à 50 µm de longueur et 30-40 nm de diamètre. La méthode de croissance PAFD est extrêmement séduisante, puisqu’il peut offrir à l’industrie quantités évolutives de nanofils matériaux15. La méthodologie de l’Assemblée de nanofils proposée est directement applicable à d’autres matériaux de nanofils semi-conducteurs comme InAs13, SnO23et GaN18. La technique peut aussi être étendue pour aligner les nanofils conducteurs19 et positionner des nanoparticules sur électrode lacunes20.

<table><tbody><tr><td>Plaquette de silicium/dioxyde de silicium, croissance par méthode CZ, diamètre 100 mm, croissance thermique de l’oxyde de 300 nm, phosphore dopé à n</td><td>Si-Mat (matériaux de silicium)</td><td>-</td><td>http://si-mat.com/</td></tr> <tr><td>acétone (200 ml)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>W332615-Isopropanol (200 ml)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td> <td>W292907-Eau</td></tr> <tr><td>déminéralisée (150 ml)Approvisionnement</td> <td>sur site</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Photorésine (A) SF6 PMGI sous photorésine gravée (environ 1 ml par échantillon)</td><td>Microchimie&nbsp ;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist (B) S1805 photoresit) (environ 1 ml par échantillon)</td><td>Microchem&nbsp ;</td><td>-</td><td>http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf</td></tr><tr><td>Développeur Photoresist Microposit ; MF319&nbsp ; (100ml)</td><td>Microchimie&nbsp ;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf</td></tr><tr><td>Dissolvant de résine photosensible Microposit remover 1165 (300ml (2 bains 150 chacun))</td><td>Microchem&nbsp ;</td><td>-</td><td>http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf</td></tr></tbody></table>

flux-aidé diélectrophorèse : une méthode low cost pour la fabrication des dispositifs de nanofils traitable-solution haute performance

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Diélectrophorèse flux-aidé (DEP) est un efficace auto-assemblage de méthode pour le contrôlable et reproductible positionnement, alignement et sélection de nanofils. DEP est utilisé pour des nanofils analyse, caractérisation et axée sur la solution de fabrication de dispositifs semi-conducteurs. La méthode fonctionne en appliquant un champ électrique alternatif entre les électrodes métalliques. La formulation de nanofils est ensuite déposée sur les électrodes qui sont sur une surface inclinée pour créer un flux de la formulation à l’aide de la gravité. Les nanofils puis alignent le long du gradient du champ électrique et dans le sens de l’écoulement du liquide. La fréquence du champ peut être ajustée pour sélectionner des nanofils à conductivité supérieure et plus faible densité de piège.
Dans cet ouvrage, DEP assistée par flux est utilisé pour créer des nanofils transistors à effet de champ. Flux-aidé DEP présente plusieurs avantages : il permet la sélection de nanofil propriétés électriques ; contrôle de nanofils longueur ; placement des nanofils dans des domaines spécifiques ; contrôle de l’orientation des nanofils ; et le contrôle de la densité des nanofils dans l’appareil.
La technique peut être étendue à beaucoup d’autres applications telles que les capteurs de gaz et micro-ondes commutateurs. La technique est efficace, rapide et reproductible, et il utilise une quantité minimale de solution diluée idéale pour l’essai de nouveaux nanomatériaux. Assemblée échelle Wafer de nanofils dispositifs peut également être obtenue en utilisant cette technique, permettant à un grand nombre d’échantillons pour les tests et applications électroniques de grande surface.

Résultats de photolithographie bicouche en propre définie nettement électrodes. Dans l’exemple (Figure 1 a), structure de doigt inter-digitated a été utilisé avec une longueur de chaîne de 10 µm. Ces structures permettent un grand espace assembler le nombre maximal de nanofils si on applique la force de la DEP. Figure 1 b montre une représentation schématique d’un dispositif de nanofils FET bas-porte.
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Dans cet article, écoulement diélectrophorèse assistée est démontrée pour l’auto-assemblage de nanofils périphériques. La fabrication d’un transistor à effet de champ nanofils silicium est indiquée à titre d’exemple.

Flux-aidé diélectrophorèse : Une méthode Low Cost pour la Fabrication des dispositifs de nanofils traitable-Solution Haute Performance

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

L’objectif global de cette procédure est de démontrer l’assistance de champ électrique, l’assemblage et la sélection de nanofils semi-conducteurs de haute qualité, y compris la fabrication d’électrodes métalliques et l’utilisation de ces électrodes dans la diélectrophorèse assistée par écoulement pour créer des transistors à effet de champ de nanofils pouvant être traités en solution. Cette méthode peut nous aider à résoudre l’un des principaux défis dans le domaine de l’électronique transformable en solution, tels que le placement de nanomatériaux semi-conducteurs, le contrôle de l’empilement effectué et l’entraînement sur le terrain de nanofils de qualité supérieure. La fonction principale de cette technique est qu’il s’agit d’une méthode rapide et reproductible qui peut être mise à l’échelle à partir de la fabrication contrôlable de dispositifs à base de nanomatériaux. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de l’alignement et de la sélection des nanofils, elle peut également être appliquée à l’alignement des nanotubes, des nanoflocons et des nanomatériaux en forme de lame. La plupart des étapes de ce protocole se déroulent dans un environnement de salle blanche. Commence

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Diélectrophorèse (DEP) est une méthode efficace pour manipuler des cellules. Cartes de circuits imprimés (PCB) peuvent fournir des électrodes bon marché, réutilisables et efficace pour la manipulation sans contact des cellules au sein des dispositifs microfluidiques. En combinant PDMS basée sur des canaux microfluidiques avec des lamelles sur les PCB, nous démontrons la manipulation de billes et de cellules et de séparation au sein multicanal dispositifs microfluidiques.

Perles de séparation et les cellules dans des dispositifs microfluidiques multi-canal en utilisant diélectrophorèse et à flux laminaire

Nous décrivons la fabrication de l'appareil et le protocole de mesure des nanotubes de biocapteurs à haute fréquence à base de carbone. La technique de détection à haute fréquence atténue l'effet d'écran fondamental de l'ionique (Debye) et permet nanotube biocapteur pour être utilisé dans des solutions de force ionique élevée, où biocapteurs électroniques classiques échouent. Notre technologie offre une plate-forme unique pour le point-of-care (POC) des biocapteurs électroniques fonctionnant...

Fabrication de nanotubes de carbone à haute fréquence Nanoélectronique biocapteur pour détecter en haute force ionique

Contact diélectrophorèse (CDEP) réalise le tri et l'enrichissement de particules par leurs propriétés diélectriques intrinsèques. Canaux d'électrodes fluidiques remplacent électrodes métalliques traditionnelles de DEP, convenant CDEP à la non-qualification endommager stérile et le tri des particules biologiques. Nous démontrons comment préparer un micro CDEP et effectuer la caractérisation des cellules et des expériences de tri.

L&#39;isolement et l&#39;enrichissement des cellules sans étiquette Grâce contact Diélectrophorèse

Nous rapportons une méthode simple pour fabriquer une matrice de densité extrêmement élevée de nanofils organiques petite moléculaires verticalement commandés. Cette méthode permet de synthèse des géométries de nanofils hybrides heterostructured complexes, qui peuvent être à peu de frais cultivés sur des substrats arbitraires. Ces structures ont des applications potentielles dans l'électronique organique, de l'optoélectronique, la détection chimique, l'énergie photovoltaïque et de la...

Ultrahigh Array Densité de alignés verticalement nanofils organiques petite moléculaires sur des substrats arbitraires

Les nanofils d’argent peuvent transporter simultanément des électrons et des informations optiques sous forme de plasmons de surface. Une procédure est décrite ici pour réaliser un tel circuit partagé et les limites de propagation des deux supports d’information sont évaluées.

Évaluation du transport plasmonique dans les nanofils d’argent porteurs de courant

Ce protocole démontre comment atteindre la sensibilité de détection femtomolaire des protéines dans 10 μL de sang total en 30 min. Cela peut être réalisé en utilisant des tapis nanofibreux électrofilés intégrés dans un laboratoire sur disque, qui offrent une grande surface ainsi qu’un mixage et un lavage efficaces pour un meilleur rapport signal/bruit.

Entièrement automatisé centrifuge microfluidique Dispositif pour Ultrasensitive Protein Détection de sang total

Nous proposons une technique simple d’auto-assemblage de nanoparticules colloïdales de silice pour créer une jonction nanofluidique entre deux microcanaux en polydiméthylsiloxane (PDMS). À l’aide de cette technique, une membrane de billes nanoporeuses avec une taille de pores allant jusqu’à ~45 nm a été construite à l’intérieur d’un microcanal et appliquée à la préconcentration électrocinétique d’échantillons d’ADN.

Création de sous-50 Nm nanofluidiques Jonctions en PDMS microfluidique Chip via processus d&#39;auto-assemblage des particules colloïdales

Ce protocole décrit une stratégie de fabrication basée sur la solution pour des électrodes flexibles et performantes à haute performance avec une maille en métal épaisse entièrement intégrée. Les électrodes transparentes flexibles fabriquées par ce procédé se distinguent par les performances les plus élevées, notamment la résistance à la feuille ultra-faible, la haute transmittance optique, la stabilité mécanique sous pliage, une adhérence solide au substrat, la lisibilité de la surface et la...

Stratégie de fabrication élaborée par solution évolutive pour électrodes à haute performance, flexibles et transparentes avec un maillage métallique intégré

L’article vise à introduire une procédure de fabrication standard et fiable pour le développement de la nanoélectronique dimensionnelle faible future.

Une méthode fiable et Standard pour fabriquer deux dimensions nanoélectronique

Dans ce travail, nous décrivons un protocole pour fabriquer des nanofils de fer, y compris la formation de la membrane poreuse d'alumine qui est utilisée comme modèle, l'électrodéposition dans les modèles utilisant la solution d'électrolyte, et la libération des nanofils dans la solution.

Fabrication de nanofils de fer par nano-Porous Anodized Aluminum et sa caractérisation

Ce protocole décrit un processus simple qui utilise des micro-moules en plastique pratiques pour des opérations simples de microgaufrage afin de fabriquer des microcanaux sur du papier de cellulose nanofibrillé, atteignant une largeur minimale de 200 μm.

Microgaufrage : un procédé pratique pour la fabrication de microcanaux sur la microfluidique à base de papier nanocellulosique

Découvrez la diélectrophorèse assistée par flux pour l'auto-assemblage de dispositifs à nanofils. Cette méthode permet la fabrication rapide et reproductible de transistors à effet de champ en silicium pour l'électronique.

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