La microscopia elettronica a scansione a bassa pressione in un ambiente di vapore acqueo viene utilizzata per lavorare su scala nanometrica in microscala in foreste di nanotubi di carbonio.
Articolo metodologico
La microscopia elettronica a scansione a bassa pressione in un ambiente di vapore acqueo viene utilizzata per lavorare su scala nanometrica in microscala in foreste di nanotubi di carbonio.
Viene descritta una tecnica di fabbricazione su scala nanometrica appropriata per la fresatura di foreste di nanotubi di carbonio (CNT). La tecnica utilizza un microscopio elettronico a scansione ambientale (ESEM) che opera con un ambiente di vapore acqueo a bassa pressione. In questa tecnica, una porzione del fascio di elettroni interagisce con il vapore acqueo in prossimità del campione di CNT, dissociando le molecole d'acqua in radicali ossidrilici e altre specie mediante radiolisi. Il resto del fascio di elettroni interagisce con il campione forestale CNT, rendendolo suscettibile all'ossidazione dei prodotti chimici della radiolisi. Questa tecnica può essere utilizzata per tagliare una regione selezionata di un singolo CNT, oppure può essere utilizzata per rimuovere centinaia di micron cubi di materiale regolando i parametri ESEM. La risoluzione di lavorazione è simile alla risoluzione dell'imaging dell'ESEM stesso. La tecnica produce solo piccole quantità di residui carboniosi lungo i confini della zona di taglio, con un effetto minimo sulla morfologia strutturale nativa della foresta CNT.
I nanotubi di carbonio (CNT) e grafene sono nanomateriali a base di carbonio che hanno attirato notevole attenzione a causa della loro forza superiore, la durevolezza, termica e proprietà elettriche. Lavorazione di precisione di nanomateriali di carbonio è diventato un tema emergente della ricerca e offre la possibilità di progettare e manipolare questi materiali verso una varietà di applicazioni di ingegneria. CNT lavorazione e grafene richiede nanoscala precisione spaziale per individuare prima una superficie su scala nanometrica di interesse e quindi di rimuovere selettivamente solo il materiale all'interno dell'area di interesse. Come esempio, si consider....
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1. Preparazione del CNT Foresta di esempio per fresatura
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La tecnica è stata utilizzata per ESEM mulino una foresta CNT sintetizzato usando termico CVD 15, 16. Rimozione Area selezionata di pochi CNT dall'interno di un bosco è mostrato in Figura 2 11. Per questa dimostrazione, parametri includono 5 kV, dimensione dello spot di 3, 11 Pa, 170,000X ingrandimento, 2 ms tempo di permanenza, e un'apertura di 30 micron.
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Dettagli Il protocollo migliori pratiche per la fresatura di relativamente grandi (micron scala) presenta nelle foreste CNT. In generale, il tasso di rimozione del materiale può essere ridotta riducendo la tensione di accelerazione, dimensione dello spot e diametro di apertura. Per tagliare una specifica CNT all'interno di una foresta, raccomandati condizioni includono 5 kV, uno spot di 3, e un'apertura che è di 50 micron o meno di diametro. Si noti che la tecnica di fresatura con ridotte rettangoli zona è detta.......
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questo lavoro è stato supportato dalla sovvenzione FA9550-16-1-0011 dell'Air Force Office of Scientific Research e dai fondi di avvio dell'Università del Missouri. Gli autori desiderano ringraziare la struttura di base di microscopia elettronica dell'Università del Missouri per l'assistenza con l'imaging SEM e l'uso di apparecchiature e software di patterning.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Wafer di silicio di 100 mm di diametro con 1 micron di ossido termico | Wafer | universitario Substrato iniziale | |
| Bersaglio sputter di ferro | Kurt J. Lesker | EJTFEXX351A2 | Bersaglio sputtering |
| Savannah 200 | Cambridge | Per la deposizione di strati atomici di allumina | |
| Quanta 600F Environmental SEM | FEI | Microscopio elettronico a scansione ambientale utilizzato per supportare un ambiente di vapore acqueo a bassa pressione per la fresatura forestale | |
| CNT xT Software di controllo del microscopio | FEI | 4.1.7 | Software di controllo utilizzato sul sistema di generazione di modelli nanometrici Quanta 600F ESEM |
| - Software | JC Nabity Lithography Systems | Versione 9 | Software utilizzato per la litografia a fascio di elettroni |
| Computer dedicato con scheda | Attrezzatura utilizzata per la litografia a fascio di elettroni | ||
| ProgettazioneSoftware | CAD V 21.2 | Attrezzatura opzionale utilizzata per generare modelli per la litografia a fascio di elettroni | |
| Montatura per litografia a fascio elettronico | Ted Pella | 16405 | Montatura per litografia a fascio di elettroni con coppa di Faraday e nanoparticelle d'oro su nastro di carbonio |
| Picoamperometro | Keithley | 6485 | Utilizzato con la tazza di Faraday per quantificare la corrente del fascio |
| Tronchetto SEM diametro 12,7 mm | Ted Pella | 16111 | Tronchetto SEM |
| Portatronco a 45 gradi | Ted Pella | 15329 | Attrezzatura opzionale utilizzata per fresare la sezione trasversale di una foresta CNT |
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