בנייר זה, הזרימה dielectrophoresis בסיוע הוכח עבור הרכבה עצמית של התקני ננו-חוט. הזיוף של טרנזיסטור אפקט שדה ננו-חוט סיליקון מוצג בתור דוגמה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
בנייר זה, הזרימה dielectrophoresis בסיוע הוכח עבור הרכבה עצמית של התקני ננו-חוט. הזיוף של טרנזיסטור אפקט שדה ננו-חוט סיליקון מוצג בתור דוגמה.
Dielectrophoresis בסיוע זרימה (DEP) הוא יעיל שיטת הרכבה עצמית עבור לשליטה, מיצוב, יישור, הדירים מבחר nanowires. DEP משמשת לניתוח ננו-חוט, אפיון, המבוסס על פתרון ייצור של התקני מוליכים למחצה. השיטה פועלת על-ידי החלת שדה חשמלי לסירוגין בין האלקטרודות מתכתי. ניסוח nanowire מתנתק אז אל האלקטרודות אשר נמצאים פני השטח נוטה ליצור זרם של ניסוח באמצעות כוח הכבידה. Nanowires ואז ישר לאורך מעבר הצבע של השדה החשמלי, בכיוון של זרימת הנוזל. התדירות של השדה יכול להיות מותאם כדי לבחור nanowires עם מעולה מוליכות נמוכה יותר צפיפות מלכודת.
בעבודה זאת, בסיוע זרימה DEP משמש כדי ליצור ננו-חוט טרנזיסטורים אפקט שדה. DEP בסיוע זרימה יש כמה יתרונות: הוא מאפשר בחירה של ננו-חוט תכונות חשמליות; שליטה על ננו-חוט אורך; המיקום של nanowires בתחומים ספציפיים; שליטה על כיוון של nanowires; ושליטה של צפיפות nanowire במכשיר.
ניתן להרחיב את הטכניקה ליישומים רבים אחרים כגון גז חיישנים ומתגים מיקרוגל. הטכניקה היא יעילה, מהירה, לשחזור, היא משתמשת כמות מזערית של פתרון שתדללו שהופך אותו אידיאלי עבור בדיקה של ננו-חומרים חדשניים. וופל הרכבה בקנה מידה של התקני ננו-חוט אפשר להשיג בעזרת טכניקה זו, המאפשר מספר רב של דוגמאות לבדיקות שטח גדול ליישומים אלקטרוניים.
הרכבה לשליטה, לשחזור של חלקיקים במקומות מוגדרים מראש המצע הוא אחד האתגרים העיקריים בפתרון-עיבוד אלקטרוני פוטוני מכשירים ניצול חלקיקים מוליכים למחצה או ניצוח. עבור התקני ביצועים גבוהים, זה גם מאוד מועיל שניתן יהיה לבחור חלקיקים עם גדלי מועדף, ואת תכונות אלקטרוניות מסוים, כולל, לדוגמה, מוליכות גבוהה בצפיפות נמוכה של מלכודת משטח הברית. למרות התקדמות משמעותית בצמיחה ננו-חומרים, כולל חומרים ננו-חוט nanotube, וריאציות של ננו-חלקיק מאפיינים הם תמיד נוכחים, צעד הבחירה באופן משמעותי לשפר ביצועי התקן מבוסס על ננו-חלקיק1 ,2.
מטרת השיטה DEP בסיוע זרימה להדגים בעבודה זו היא כתובת האתגרים לעיל על-ידי הצגת לשליטה מוליכים למחצה ההרכבה nanowires אל אנשי קשר מתכתי עבור ביצועים גבוהים nanowire שדה אפקט טרנזיסטורים. DEP פותר מספר בעיות של ננו-חוט ייצור המכשיר בצעד אחד לרבות מיקום nanowires, יישור/אוריינטציית nanowires, ומבחר nanowires עם המאפיינים הרצויים ויה DEP האות בתדר בחירה1. DEP שימש להתקנים רבים אחרים החל חיישנים גז3, טרנזיסטורים1, ועובר RF4,5, המיקום של חיידקים עבור ניתוח7.
DEP הוא המניפולציה של חלקיקים polarizable דרך היישום של שדה חשמלי לא אחידה, וכתוצאה מכך nanowires הרכבה עצמית מעבר אלקטרודות8. השיטה פותחה במקור עבור המניפולציה של חיידקים9,10 , אבל מאז הורחבה כדי המניפולציה של nanowires ו ננו.
DEP פתרון עיבוד של חלקיקים מאפשר ייצור המכשיר מוליכים למחצה השונה באופן משמעותי מזה של טכניקות מסורתיות מלמעלה למטה, בהתבסס על מספר photomasking, implantation יון, טמפרטורה גבוהה14, חישול, ו תחריט שלבים. כיוון DEP מתפעל חלקיקים זה כבר צריך להיות מסונתז, היא טכניקה11פבריקציה נוספת בטמפרטורה נמוכה, מלמטה למעלה. גישה זו מאפשרת nanowire בקנה מידה גדול מכשירים הניתנים להרכבה על כמעט כל המצע כולל מצעים פלסטיק הרגיש, גמיש6,12,13.
בעבודה זאת, ביצועים גבוהים מסוג p הסיליקון ננו-חוט שדה אפקט טרנזיסטורים מיוצרים באמצעות DEP בסיוע זרימה, אפיון זרם-מתח FET מתנהל. Nanowires סיליקון להשתמש בעבודה זו גדלים באמצעות ה15,בשיטת סופר נוזל נוזל מוצק (SFLS)16. Nanowires במכוון מסטול, ויש כ 10-50 מיקרומטר באורכו של 30-40 ננומטר בקוטר. שיטת גידול SFLS הוא מאוד אטרקטיבי מאז שהוא יכול להציע תעשיית מדרגי כמויות של חומרים ננו-חוט15. המתודולוגיה המוצעת nanowire הרכבה ישימה ישירות על חומרים ננו-חוט מוליך למחצה אחרים כגון אינאס13, שוקולדים23וגן18. גם ניתן להרחיב את הטכניקה כדי ליישר nanowires מוליך19 ו למיקום חלקיקים על פני האלקטרודה פערים20.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שים לב: כל ההליכים אלא אם אחרת מתקיים כאמור הערכות סיכונים וסביבה חדר נקי נעשו כדי להבטיח בטיחות במהלך nanowires וכימיקלים טיפול. ננו עשוי יש מספר שההכנות אשר החל כבר ידוע, אז צריך להיות מטופל עם המתאים אכפת21.
הערה: התהליך מתחיל עם הכנת מצעים, ואחריו פוטוליתוגרפיה ומתכת התצהיר הצעדים הראשונים כדי להגדיר את אנשי הקשר של מניעת ביצוע נתונים. Nanowires הם ואז באמצעות מניעת ביצוע נתונים ו צעד נוסף אופציונלי photolithographic, מתכת התצהיר יכול להתבצע להפקיד את הקשר העליון על גבי nanowires. ננו-חוט טרנזיסטור התקני מתח זרם המאפיינים ואז נמדדים באמצעות ערכת אפיון מוליכים למחצה.
1. הכנת מצעים
2. פוטוליתוגרפיה תהליך Bilayer עבור אנשי קשר
הערה: תהליך פוטוליתוגרפיה bilayer משמש ליצירת אלקטרודות. תהליך פוטוליתוגרפיה מתנהל בחדר צהוב כדי למנוע ריקבון של חומרים photoresist.
3. בתצהיר של אנשי קשר מתכת
הערה: אלקטרון קרן (E-קרן) התצהיר משמש להפקיד אלקטרודות על photoresist מוכן. תהליך זה ניתן גם להשתמש מפזרי חום או סוגים אחרים של טכניקות התצהיר מתכת סרט דק.
4. מניעת ביצוע נתונים של Nanowires
5. התצהיר של שכבת מתכת משני
6. אני-V אפיון התקני ננו-חוט
הערה: הדגימות הושלמו, וניתן להשתמש בניסויים הבאים או המאפיינים שלהם-V ניתן למדוד להקים nanowire FET תכונות חשמליות. ההתקנים מפוברק הם ממותגת בחזרה FETs, שבו פרוסות סיליקון מסומם משמש השער נפוצות, שכבה2 SiO משמש חומר דיאלקטרי השער.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות פוטוליתוגרפיה bilayer על נקי מוגדרים בחדות אלקטרודות. בדוגמה (איור 1 א'), שימש מבנה האצבע הבין-digitated באורך ערוץ 10 מיקרומטר. מבנים אלה מאפשרים שטח גדול להרכיב את המספר המרבי של nanowires כאשר הכוח DEP מוחל. איור 1B מראה סכימטי של מכשיר nanowire FET התחתון-שער.
ריכוז פיזור nanowire שגוי, sonication באותה מידה כמו מחסור יכול לגרום דיספרסיות אקריל באיכות ירודה, ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ייצור מוצלח והביצועים של המכשירים תלויים במספר גורמים מרכזיים. אלה כוללות nanowire צפיפות, התפלגות ניסוח, הבחירה של הממס, התדירות של DEP את הפקד של מספר nanowires הנוכחי אלקטרודות מכשיר1.
אחד השלבים הקריטיים להשגת הדיר עובדת מכשירי הוא הכנת ניסוח nanowire ללא אשכולות או גושים. יכול להיות sonicated ניסוח לפני DEP כדי להפחית את מספר גושים וכדי לשמור על פיזור ננו-חוט. צפיפות של פתרון פעם עשה יכול להיות גם קשה לשלוט במיוחד אם nanowires סביר והקרשה אשר יכול להוביל ניסוח פחות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים לאשר כי ישנם שאין ניגודי אינטרסים.
המחברים רוצה להודות ESPRC מערכות BAE עבור תמיכה כספית, ו פרופסור. בריאן א Korgel וחבורתו לאספקת SFLS גדל nanowires סיליקון להשתמש בעבודה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פרוסת סיליקון/סיליקון דו חמצני, גידול בשיטת CZ, קוטר 100 מ"מ, צמיחה תרמית של תחמוצת 300 ננומטר, זרחן Si-Mat מסומם n- | חומרי סיליקון) | - | http://si-mat.com/ |
| אצטון (200 מ"ל) | סיגמא אולדריץ' | W332615-איזופרופנול | |
| (200 מ"ל) | סיגמא אולדריץ' | W292907-מים | |
| נטולי יונים (150 מ"ל) | אספקה באתר | - | - |
| פוטו-רזיסט (A) SF6 PMGI מתחת לפוטורזיט תחריט (כ-1 מ"ל לדגימה) | Microchem | - | http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf |
| Photoresist (B) S1805 photoresit) (כ-1 מ"ל לדגימה) | Microchem | - | http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf |
| מפתח Photoresist Microposit MF319 (100 מ"ל) | מיקרוכימיה | - | http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf |
| מסיר פוטו-רזיסט מסיר מיקרופוזיט 1165 (300 מ"ל (2 אמבטיות 150 כל אחת)) | מיקרוכימיה | - | http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.