Name: בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
Description: למד את שיטת ה-dielectrophoresis בסיוע זרימה ליצירת מכשירי ננו-חוטים מסיליקון. טכניקה זו מאפשרת הרכבה עצמית יעילה של טרנזיסטורי שדה ומאיצה פיתוח אלקטרוניקה מתקדמת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים רוצה להודות ESPRC מערכות BAE עבור תמיכה כספית, ו פרופסור. בריאן א Korgel וחבורתו לאספקת SFLS גדל nanowires סיליקון להשתמש בעבודה זו.

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
<ol><li>חותכים רקיק דו תחמוצת סיליקון מסוג n מסומם/סיליקון בגדלים מתאימים, למשל, 2.5 ס מ2.</li>
	<li>במהלך חיתוך, ודא המשטח העליון של כשהפחד אינו נגע או שרוט.</li>
	<li>הפעל גם יהלום על פני השטח. בתנועה רציפה אחת לעשות חתך.</li>
	<li>לפצל את פרוסות לאורך החתך.</li>
	<li>מניחים את הדוגמאות על בעל המצע, sonicate במשך 5 דקות באמבט אולטרא סונית ב 100% כוח (450 W), קודם מים יונים, אצטון, ואז סוף סוף אלכוהול איזופרופיל (IPA). הערה: ראה טבלה של חומרים עבור רשויות אישורים מספרים וספקים.</li>
	<li>יבש את מצעים עם אקדח חנקן כדי להסיר כל IPA הנותרים או אבק מפני השטח.</li>
	<li>פלסמה אפר הדגימות בפלסמה חמצן 100 W עבור 5 דקות כדי להסיר את כל שאריות אורגניות הנותרים.</li>
</ol>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.
<ol><li>מחממים את המדגם ב 150 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות באמצעות פלטה, כדי להסיר את כל יתרת כמות המים מפני השטח. הערה: זאת על מנת להבטיח הדבקה של photoresist; עם זאת תחל כימיים כגון HMDS יכול גם לשמש.</li>
	<li>הסר את הדגימה הכיריים ומניחים אותו על ספין-coater.</li>
	<li>באמצעות פיפטה, ירידה בערך 1 מ"ל של photoresist A על פני השטח עד המדגם כולו מכוסה בצורה אחידה. הערה: ראה טבלה של חומרים photoresist המדויק פעם.</li>
	<li>ספין המדגם ב- 4,000 סל ד עבור 45 s, כדי לייצר עובי הסרט של 250 ננומטר. אם אלקטרודות אשר הם עבים יותר 150 nm הם להפקיד, לשנות את המתכון הזה.</li>
	<li>הסר את הדגימה של הספין-coater ומניחים אותו על גזייה ב 150 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.</li>
	<li>להסיר את הדגימה פלטת הבישול ולהשאיר את הדגימה כדי לנוח 5 דקות בקופסת 50% לחות. הדבר נועד להבטיח התייבשות של photoresist22. הערה: אם הלחות של המעבדה גדול מ- 50%, המדגם עלול להישאר לנוח באוויר.</li>
	<li>מקם את הדגימה חזרה אל הספין-coater, פיפטה כ- 1 מ ל photoresist B על פני המצע.</li>
	<li>ספין המדגם-3500 סל ד עבור 45 s, נותן עובי הסרט של 500 ננומטר.</li>
	<li>מקם את הדגימה על גזייה ב 120 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות.</li>
	<li>הסר את הדגימה פלטה ולהשאיר לנוח בתיבת לחות 50% במשך 5 דקות.</li>
	<li>לחשוף את הדגימה באמצעות המסכה-aligner photomask לאור אולטרא סגול על 6.7 s עבור סכום כולל של 180 mJ של חשיפה. הערה: המינון המדויק לחשיפה שאולי צריכים להיות מותאמים בהתאם דגם מסוים של המסכה aligner.</li>
	<li>המדגם להסיר המסכה-aligner ולפתח במועט זה ב photoresist מפתח עבור 30 s. הערה: ראה טבלה של חומרים עבור היזם המדויק.</li>
	<li>הסר את הדגימה של היזם, לטבול את הדגימה למים יונים, לשטוף אותו כדי לעצור את תהליך הפיתוח.</li>
	<li>בדוק את פוטוליתוגרפיה נעזרת במיקרוסקופ אופטי. מקטב יכול לשמש כדי לבדוק את שיפול bilayer אשר אמור להופיע כמו הקווים העמומים סביב הערוץ. הזמן עשוי להיות מותאם אם יותר מדי או שניים קצת לערער מושגת.</li>
</ol>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.
<ol><li>מקם את הדגימות בבית הבליעה E-קרן; לסל למטה עד ואקום גבוה. במקרה זה, ניתן להגיע ואקום של mTorr-6 בסביבות 1 x 10.</li>
	<li>הפקדת ננומטר 2-6 של טיטניום אשר משמש כשכבת אדהזיה ואחריו 30 nm של זהב עבור אנשי הקשר DEP.</li>
	<li>הסר את הדגימות מן החדר E-קרן.</li>
	<li>בצע את ההליך ההמראה על-ידי הסרת רוב photoresist העודפים. פעולה זו מתבצעת על-ידי הצבת הדגימות לתוך גביע photoresist אקולוגי למשך 15 דקות.</li>
	<li>הסר את הדגימות הספל של מסיר photoresist A ולמקם לתוך הספל נקי אחר של photoresist מסיר במשך 15 דקות נוספות. הדבר נועד למנוע כל חלקיקי מתכת גדול להתיישב על הדגימה.</li>
	<li>המראה המלא מאת sonicating את. הספל למשך 5 דקות ב- 50% חשמל.</li>
	<li>הסר את הדגימות האמבט אחד-אחד, הבטחת כדי לשטוף כל חומר עם IPA למניעת חלקיקי מתכת רצויה ליישב בין האלקטרודות. הערה: האלקטרודות מוכנות עכשיו כדי שיישור DEP nanowires.</li>
</ol>4. מניעת ביצוע נתונים של Nanowires
<ol><li>להכין פתרון של סיליקון או אחרים nanowires ב anisole של 1 ריכוז µg/mL. בניסוי זה, הפתרון הוא sonicated בקצרה 15 s-הכוח הנמוך הגדרת ניתן להסיר כל flocculation. ממיסים אחרים יכול לשמש כמו טולואן ו N, N-dimethylformamide (DMF)1.</li>
	<li>בדוק את הפתרון על ידי ירידה הליהוק של µL 10 של ניסוח ננו-חוט על גבי מצע ההקרבה.</li>
	<li>בדוק את המצע עם הפקיד nanowires באמצעות מיקרוסקופ אופטי מקוטב (POM). Nanowires סיליקון birefringent, ומכאן ניתן לראות בקלות בפום. אם יש גושים nanowire לא גלוי, רוב nanowires טוב הם התפזרו על המצע, אז השלב הבא יכול להתחיל אחרת הפתרון הוא sonicated מחדש, הריכוז nanowire אולי צריכים להיות מותאמים. ייתכן שיחלפו מספר ניסיונות להשיג את פיזור nanowire הנכון.</li>
	<li>מקום פלטפורמת מדגם מוכן עם אלקטרודות על 30 מעלות (לעומת האופק) נוטה עם הערוץ התקן המיושרים אופקית. כיוון הזרימה של פיזור צריך להיות בניצב הקצוות אלקטרודות כדי לאפשר יישור nanowire יעיל יותר.</li>
	<li>צור קשר עם האלקטרודות באמצעות מיקרו-הגששים מחובר הגנרטור תדר1.</li>
	<li>להגדיר שהתדירות ואת המתח דולקים הגנרטור תדר. בניסוי זה, השתמש DEP אות מתח של 10 V שיא אל שיא sinewave של 1 מגה-הרץ. הערה: להגדיל את התדירות עד 20 מגה-הרץ יכול לעזור לאסוף nanowires עם מוליכות גבוהה ההשמנה נמוך צפיפות1,2. ראה התייחסות1 עבור דיון מפורט. טווח תדר של אות ה-DEP שצוין כאן הושג על-ידי ניצוח SFLS Si nanowires ספקטרוסקופיה ו אוסף זמן ניתוח אימפדנס, כפי שמתואר אסמכתא1. סוגים אחרים של nanowires עם הניידות הספק תשלום גבוה או נמוך, מסטול nanowires, או nanowires מתקבל על ידי שיטות גידול אחרות יכול להיות שונה DEP אות תדר בטווח והתוצאה היא האוסף של nanowires באיכות גבוהה.</li>
	<li>הבורר-שעל הגנרטור תדירות ושחרר כ 10 µL של ננו-חוט פתרון באמצעות micropipette אל אזור ההתקן. הערה: הצבת המדגם בזווית (30 מעלות) מסייעת ליצור זרם איטי בסיוע הכובד של הנוזל. לחלופין, נימיות סלייד זכוכית ניתן להשתמש6.</li>
	<li>להחיל את ה-DEP אות עבור 30 s וואז בורר את הגנרטור תדר.</li>
	<li>הסר את הדגימה ולשטוף בעדינות עם IPA.</li>
	<li>המדגם בעדינות באמצעות אקדח חנקן יבש-off. מיקרוסקופ אופטי מקוטב עשוי לשמש כדי לבחון את הדגימה ולכוונן פרמטרים הערה: המתח אות ' מניעת ביצוע נתונים ', ו את דחיסות נפיצה nanowire יכול להיות מותאם כדי להשיג צפיפות הרצוי לשחזור של nanowires, מן nanowires כמה עד כמה מאות לכל התקן1,2.</li>
</ol>5. התצהיר של שכבת מתכת משני
<ol><li>כדי להשיג משופרת נוכחי הזרקת ב NW FETs, החל איש קשר מתכתי נוסף על גבי ננו-חוט. הערה: תהליך זה בתצהיר קשר בעקבות הפעולות בדיוק כמו סעיפים 2 ו- 3, פוטוליתוגרפיה והן התצהיר מתכת, חוץ מזה רק שכבת זהב משולמת לזכאים.</li>
</ol>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.
<ol><li>ליצור קשר חשמלי עם השער, להסיר את אזור קטן של תחמוצת סיליקון בקצה של המדגם באמצעות גם יהלום.</li>
	<li>להשתמש באקדח חנקן כדי להסיר את כל החלקיקים רצויה צורן דו-חמצני.</li>
	<li>במקום שלושה microprobes (מקור ניקוז, שער) על מקור זהב-ניקוז אלקטרודה עם אנשי הקשר עם החללית שער על האזור עם SiO שהוסר2.</li>
	<li>השתמש מערכת איפיון מוליכים למחצה כדי לקחת מידות-V.</li>
	<li>למדוד סריקות העברה והפלט של NW FETs כמו אלה לתת מידע על הביצועים של המכשיר, מאפייני17,1,23nanowires חשמלית. שימו לב כי העברת מדידות לערב מתח המקור-ניקוז דריכה ומתח שער באופן גורף. המאפיינים פלט נמדדים על ידי גורף מתח המקור-ניקוז לדרוך השער מתח.</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>

המחברים לאשר כי ישנם שאין ניגודי אינטרסים.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>פרוסת סיליקון/סיליקון דו חמצני, גידול בשיטת CZ, קוטר 100 מ"מ,&nbsp; צמיחה תרמית של תחמוצת 300 ננומטר,&nbsp; זרחן Si-Mat מסומם n-</td>(<td>חומרי סיליקון)</td><td>-</td><td>http://si-mat.com/</td></tr> <tr><td>אצטון (200 מ"ל)</td><td>סיגמא אולדריץ'</td> <td>W332615-איזופרופנול</td><td></td></tr> <tr><td>(200 מ"ל)</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td></td> <td>W292907-מים</td></tr> <tr><td>נטולי יונים (150 מ"ל)</td><td>אספקה באתר</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>פוטו-רזיסט (A) SF6 PMGI מתחת לפוטורזיט תחריט (כ-1 מ"ל לדגימה)</td> <td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist (B) S1805 photoresit) (כ-1 מ"ל לדגימה)</td> <td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf</td></tr><tr><td>מפתח Photoresist Microposit&nbsp; MF319&nbsp; (100 מ"ל)</td><td>מיקרוכימיה&nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf</td></tr><tr><td>מסיר פוטו-רזיסט מסיר מיקרופוזיט 1165 (300 מ"ל (2 אמבטיות 150 כל אחת))</td><td>מיקרוכימיה&nbsp;</td><td>-</td><td>http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf</td></tr></tbody></table>

בסיוע זרימת dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

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

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.

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, ...

בנייר זה, הזרימה dielectrophoresis בסיוע הוכח עבור הרכבה עצמית של התקני ננו-חוט. הזיוף של טרנזיסטור אפקט שדה ננו-חוט סיליקון מוצג בתור דוגמה.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

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

המטרה הכוללת של הליך זה היא להדגים סיוע בשדה חשמלי, הרכבה ובחירה של ננו-חוטים מוליכים למחצה באיכות גבוהה, כולל ייצור אלקטרודות מתכת ושימוש באלקטרודות אלו בדיאלקטרופורזה בסיוע זרימה ליצירת טרנזיסטורי אפקט שדה ננו-חוטים הניתנים לעיבוד בתמיסה. שיטה זו יכולה לעזור לנו לפתור את אחד האתגרים המרכזיים בתחום האלקטרוניקה הניתנת לעיבוד תמיסה, כגון מיקום ננו-חומרים מוליכים למחצה, בקרה על הכלימה הנעשית והכשרה בשטח של ננו-חוטים באיכות מעולה. התפקיד העיקרי של טכניקה זו הוא שמדובר בשיטה הניתנת לשחזור מהיר שניתן להגדיל את הייצור הניתן לשליטה של התקנים מבוססי חומרים ננו. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי היישור והבחירה של ננו-חוטים, ניתן ליישם אותה גם ביישור של ננו-צינורות, פתיתי ננו וננו-חומרים דמויי להב. רוב השלבים בפרוטוקול זה מתרחשים בסביבת חדר נקי. התחל עם פרוסת סיליקון/סיליקון דו חמצני מסוג N בגודל ארבעה אינץ'. השתמש בסופר יהלומים כדי לחתוך את הוופל כדי לייצר דוגמאות בגודל מתאים. הקפד לא לגעת במשטח העליון. פצלו את הוופל לאורך החתכים כדי להניב מספר דגימות. הדגימות לניסוי זה הן 2.5 על 2.5 סנטימטרים. בסיום, קח את הדגימות לאמבט קולי. הניחו את הדגימות על מחזיק מצע וטבלו אותן בכוס מים נטולי יונים. סוניקטיבי את הדגימות בכוס למשך חמש דקות במלוא העוצמה. לאחר מכן העבירו את הדגימות לכוס עם אצטון לפני שתעבירו אותן שוב למשך חמש דקות במלוא העוצמה. לבסוף, העבירו את הדגימות לכוס עם איזופרופנול וסוניקט למשך חמש דקות נוספות במלוא העוצמה. הסר את הדגימות מהאמבטיה האולטראסונית וייבש אותן בעזרת אקדח חנקן. לאחר מכן, העבירו את הדגימות לפלזמה כדי להסיר שאריות אורגניות שנותרו. עבור פוטוליתוגרפיה, העבר את הדגימות לחדר צהוב. עבדו בארון אדים עם פלטה חשמלית ב-150

flow-assisted-dielectrophoresis-low-cost-method-for-fabrication-high

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

Dielectrophoresis (DEP) היא שיטה יעילה לתפעל תאים. מעגלים מודפסים (PCB) יכול לספק אלקטרודות זול, לשימוש חוזר ויעיל מניפולציה מגע חופשי בתוך התא מכשירים microfluidic. על ידי שילוב של PDMS מבוססי ערוצי microfluidic עם coverslips על PCBs, אנחנו מדגימים מניפולציה חרוז תא הפרדה בתוך מכשירים microfluidic רב.

חרוזים ועל הפרדת תאים ריבוי ערוצים מכשירים microfluidic שימוש dielectrophoresis ו זרימה למינרית

אנו מתארים את ייצור מכשיר מדידה ולפרוטוקול biosensors בתדר גבוה המבוסס על צינורות פחמן. טכניקת חישת התדירות הגבוהה מפחית את הסיכון (דביי) השפעת ההקרנה יונית הבסיסית ומאפשרת Nanotube biosensor להיות מופעל בפתרונות כוח יוניים גבוהים שבי biosensors אלקטרוני קונבנציונלי נכשלים. הטכנולוגיה שלנו מספקת פלטפורמה ייחודית לbiosensors אלקטרוני הפועלים בתנאים פיסיולוגיים רלוונטיים נקודה של הטיפול (POC).

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

dielectrophoresis מגע (cDEP) משיג מיון והעשרה של חלקיקים באמצעות מאפייני דיאלקטרי הפנימיים שלהם. ערוצי האלקטרודה Fluidic להחליף אלקטרודות מתכתיות מסורתיות לDEP, אריג cDEP למים שאינם פוגע באפיון סטרילי ומיון של חלקיקים ביולוגיים. אנו מדגימים כיצד להכין microdevice cDEP ולערוך אפיון תא וניסויים מיון.

בידוד ללא תווית והעשרה של תאים דרך מגע dielectrophoresis

אנו מדווחים שיטה פשוטה לבודת מערך צפיפות ultrahigh של nanowires האורגני הקטן מולקולרי מסודרים בצורה אנכית. שיטה זו מאפשרת לסינתזה של גיאומטריות מורכבות heterostructured היברידי nanowire, שניתן לגדל ביוקר על מצעים שרירותיים. מבנים אלו יישומים פוטנציאליים באלקטרוניקה אורגנית, אופטו, חישה כימית, photovoltaics וספינטרוניקה.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

ננו-חוטי כסף יכולים להעביר בו זמנית אלקטרונים ומידע אופטי בצורה של פלזמונים על פני השטח. מתואר כאן נוהל למימוש מעגלים משותפים כאלה והמגבלות בהפצת שני נושאי המידע מוערכות.

הערכת הובלה פלזמונית בננו-חוטי כסף נושאי זרם

פרוטוקול זה מדגים כיצד להשיג רגישות לזיהוי פמטו טוחנת של חלבונים ב-10 מיקרוליטר של דם מלא תוך 30 דקות. ניתן להשיג זאת על ידי שימוש במחצלות ננו-סיביות אלקטרוסקופיות המשולבות במעבדה-על-דיסק, המציעות שטח פנים גבוה כמו גם ערבוב ושטיפה יעילים ליחס אות לרעש משופר.

האוטומטי לחלוטין צנטריפוגלי Microfluidic מכשיר לגילוי חלבון רגיש מן הדם מלא

אנו מציעים טכניקת הרכבה עצמית פשוטה של ננו-חלקיקים קולואידיים של סיליקה כדי ליצור צומת ננו-פלואידית בין שני מיקרו-ערוצים בפולידימתילסילוקסן (PDMS). באמצעות טכניקה זו, קרום חרוז ננו-נקבובי בגודל נקבוביות של עד ~45 ננומטר נבנה בתוך מיקרו-ערוץ והוחל על ריכוז מוקדם אלקטרוקינטי של דגימות DNA.

יצירת צומת תת-50 ננומטר ננו-נוזלי ב PDMS Microfluidic שבב באמצעות תהליך ההרכבה העצמית של חלקיקים קולואיד

פרוטוקול זה מתאר אסטרטגיה ייצור מבוסס מבוסס עבור ביצועים גבוהים, גמישה, אלקטרודות שקוף עם מלא- Embedded, רשת מתכת עבה. אלקטרודות שקופות גמישות מפוברקות על-ידי תהליך זה מדגימות בין הביצועים הגבוהים ביותר, כולל עמידות נמוכה במיוחד של גליונות, שינוע אופטי גבוה, יציבות מכנית תחת כיפוף, הידבקות חזקה של המצע, חלקות פני השטח ויציבות סביבתית.

מדרגית פתרון פתרון עיבוד מעובד עבור ביצועים גבוהים, גמיש, אלקטרודות שקוף עם רשת Embedded מתכת

המאמר שואפת להציג את הליך ייצור סטנדרטי ואמין לפיתוח עתידי נמוך nanoelectronics תלת-ממדי.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

בעבודה זו, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת ננו-חוט ברזל, כולל היווצרות קרום אלומינה נקבובי המשמש כתבנית, הפקדת לתוך תבניות באמצעות האלקטרוליט פתרון, ושחרורו של ננו לתוך הפתרון.

ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון

פרוטוקול זה מתאר תהליך פשוט המשתמש במיקרו-תבניות פלסטיק נוחות לפעולות מיקרו-הבלטה פשוטות לייצור מיקרו-ערוצים על נייר תאית ננו-פיברילציה, להשגת רוחב מינימלי של 200 מיקרומטר.

מיקרו-הבלטה: תהליך נוח לייצור מיקרו-ערוצים על מיקרופלואידיקה מבוססת נייר ננוצלולוז

למד את שיטת ה-dielectrophoresis בסיוע זרימה ליצירת מכשירי ננו-חוטים מסיליקון. טכניקה זו מאפשרת הרכבה עצמית יעילה של טרנזיסטורי שדה ומאיצה פיתוח אלקטרוניקה מתקדמת.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

גלה סרטונים נוספים