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Articolo metodologico

Crescita senza semi di bismuto Nanowire Array via Vacuum evaporazione termica

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DOI:

10.3791/53396

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21 dicembre 2015

 ,  , 

In questo articolo

Sommario

Viene presentato un protocollo per la crescita senza semi e ad alto rendimento di array di nanofili di bismuto attraverso la tecnica dell'evaporazione termica sotto vuoto.

Abstract

Ecco una tecnica senza semi e senza modello è dimostrato scalably crescere nanofili di bismuto, per evaporazione termica in alto vuoto a temperatura ambiente. Convenzionalmente riservato per la fabbricazione di film sottili metallici, depositi evaporazione termica bismuto in un array di nanofili verticali monocristallino su una sottile pellicola piatta di vanadio tenuto a RT, che è appena depositato mediante sputtering o evaporazione magnetron termico. Controllando la temperatura del substrato di crescita la lunghezza e la larghezza dei nanofili possono essere sintonizzati in un ampio intervallo. Responsabile di questo romanzo è una tecnica finora sconosciuta meccanismo di crescita nanowire che radici nella la porosità mite del film sottile di vanadio. Infiltrata nei pori vanadio, i domini bismuto (~ 1 nm) trasportano eccessiva energia superficiale che sopprime il loro punto di fusione e li espelle continuamente dalla matrice di vanadio per formare nanofili. Questa scoperta dimostra la fattibilità del vapore scalabile fase di synthESIS di elevata purezza nanomateriali senza l'uso di catalizzatori.

Introduzione

Nanowires limitano il trasporto di portatori di carica e altri quasiparticelle, come fotoni e plasmoni in una dimensione. Di conseguenza, nanofili di solito presentano nuove proprietà elettriche, magnetiche, ottiche e chimiche, che accordano loro potenziale pressoché infinita per applicazioni in micro / nano elettronica, fotonica, tecnologie biomedicali, ambientali ed energetiche. 1,2 Nel corso degli ultimi due decenni, numerosi top-down e bottom-up sono stati sviluppati per la sintesi di una vasta gamma di metalli o semiconduttori nanofili di alta qualità a livello di laboratorio. 3-6 Nonostante questi sviluppi, ogni approccio si basa su alcune....

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Protocollo

Attenzione: Si prega di consultare tutte le schede di sicurezza pertinenti (MSDS) prima dell'uso. I nanomateriali possono avere rischi aggiuntivi rispetto alla loro controparte massa. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate quando si maneggiano i substrati nanomateriali coperte, compreso l'uso di controlli tecnici (cappa) e dispositivi di protezione individuale (occhiali, guanti, camice, pantaloni a figura intera, chiuso-toe scarpe).

1. Lavori preparatori

  1. Preparazione del sistema di deposizione di vapore
    1. Sfiatare la camera di deposizione a pressione atmosferica e aprire la camera. La ventilazione avviene p....

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Risultati

Le immagini a sezione trasversale SEM di sottostrati vanadio formate da magnetron sputtering e metodi evaporazione termica sono presentati nella Figura 2. Microscopia elettronica a scansione (SEM) immagini sono rappresentati per nanofili bismuto formate a diverse temperature del substrato (Figura 3). La struttura cristallina dei nanofili bismuto viene determinata tramite microscopia elettronica a trasmissione (TEM), selettivo zona diffrazione di elettroni (SAED), e diff.......

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Discussione

La crescita di nanofili bismuto deve essere condotta in un sistema di deposizione da vapore fisico con almeno due fonti di deposizione, uno per bismuto e un'altra per vanadio. Si raccomanda che una delle fonti è una sorgente magnetron sputtering, per la deposizione di vanadio. Alto vuoto si ottiene un pompe turbomolecolari sostenuta da una pompa di scorrimento a secco. Il sistema di deposizione di vapore è dotato di una microbilancia al quarzo calibrata (QCM) per il monitoraggio in situ spessore. Il sistema.......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

La ricerca viene svolta presso il Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory, che è supportato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Basic Energy Sciences, nell'ambito del Contratto No. DE-SC0012704.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
BismutoSigma-Aldrich556130granulare, 99,999%
lumaca di vanadioAlfa Aesar428293,175  mm (0,125  in) diametro x 6,35  mm (0,25  in) lunghezza, 99,8%
Vanadio Sputtering TargetKurt J. LeskerEJTVXXX253A23,00" Diametro x 0,125" di spessore, 99,5%
AcetoneSigma-Aldrich179124>99,5%
EtanoloAlfa Aesar33361
Wafer di silicioWafer300 micron di spessore, (100) orientamento
Epossidico riempito d'argentoCircuit WorksCW2400resina epossidica conduttiva bicomponente
, rivestita in alluminaR. D.Mathis S9B-AO-WPer evaporazione termica del bismuto
Barca di tungstenoR. D. MathisS4-.015WPer evaporazione termica del vanadio
RIE PlasmaNordson MarchCS-1701
PVD 75 Piattaforma di deposizione di vaporeKurt J. LeskerPEDP75FTCLT001Dotato di tre sorgenti di evaporazione termica e una sorgente di sputtering con magnetron CC
Regolatore di temperatura termoelettricoLairdTechMTTC-1410
PT1000 RGDLairdTech340912-01Sensore di temperatura per modulo termoelettrico MTTC-1410
LairdTech56910-502
UltrasuonatoreCrest UltrasonicsTru-Sweep 175
anidro universitari Barca in tungsteno in

Riferimenti

  1. Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes. Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).
  2. Akimov, A. V., et al. Generation of single optical plasmons in metall....

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Ristampe e permessi

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