Name: Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: Scopri come rimuovere contatti Ni/Au da dispositivi a nanofili di GaN per analizzare le interfacce contatto/substrato. Questa tecnica consente di esaminare la formazione di vuoti mediante microscopia elettronica a scansione.

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

Gli autori vorrebbero riconoscere gli individui nella Divisione Elettronica Quantistica e Fotonica del National Institute of Standards and Technology di Boulder, CO per la loro assistenza.

Il GaN NWs utilizzata in questi esperimenti sono state coltivate per epitassia senza catalizzatore fascio molecolare (MBE) su Si (111) substrati 9. La procedura generale per la preparazione della sospensione NW dal substrato con il NWs come cresciuto è illustrato in Figura 1. 1. Nanowire Sospensione Preparazione <ol><li> Cleave un piccolo (&lt;5 mm x 5 mm) pezzo di NWs as-coltivati ​​sul substrato. </li><li> Riempire una piccola fiala ricoperto con circa 1 ml di isopropanolo (IPA). </li><li> Posizionare il pezzo spaccati nel flaconcino, chiudere il tappo e ultrasuoni per circa 30 secondi per rimuovere il NWs dal substrato. Una volta preparata, la sospensione NW rimane vitale per un periodo di tempo prolungato. </li></ol> 2. Preparazione del supporto I supporti utilizzati sono pesantemente drogati (ρ ~ 0,001-0,005 Ω cm) 3 pollici Si wafer con 200 nm di termicamente coltivati ​​SiO 2 su entrambi i lati. <ol><li> Se elecontatto ctrical al substrato di silicio è desiderato, etch fuori l&#39;ossido dalla parte posteriore del wafer con un incisore RIE con le seguenti condizioni, flusso di O 2 = 20 sccm, CHF 3 flusso = 50 sccm, -240 V polarizzazione, 120 W per 20 min. Questa fase permette inoltre di evitare la carica del campione durante la microscopia elettronica. </li><li> Dopo ossido etch, wafer pulito submersing faccia in giù utilizzando un supporto treppiede in un becher da 1.000 ml con ~ 100 ml di acetone per 5 min. </li><li> Rimuovere wafer da acetone e lavare subito entrambi i lati del wafer utilizzando uno spruzzatore di IPA sopra un becher da ml vuoto 1.000, che verrà utilizzato per rifiuti solvente. </li><li> Ripetere il passaggio 2 utilizzando IPA. </li><li> Ripetere il passaggio 3 risciacquo il wafer con H 2 O deionizzata il bicchiere rifiuti solvente. </li><li> Ripetere il passo 2 usando H 2 O. deionizzata </li><li> Colpo wafer a secco utilizzando compresso N asciutto 2. </li></ol> 3. Nanowire Dispersione <ol><li> Cleave pulito wafer in 4 quarti uguali. Ogni trimestre avrà 3 modelli di contatto depositati su di essa nelle aree generali illustrati nelle figure 2A e B. </li><li> Sonicare flaconcino di sospensione NW prima erogazione per ottenere una concentrazione uniforme NW nella sospensione. </li><li> Impostare la micropipetta per la dimensione della goccia desiderata (3-30 ml) e disegnare la sospensione NW dal flaconcino. </li><li> Prendere piece substrato (¼ wafer) che verrà utilizzato per la dispersione e garantire che sia di livello in modo che la sospensione NW non migra via ai bordi. </li><li> Somministrare la sospensione NW sul (ossidato) superficie frontale del substrato di Si nella zona in cui verrà depositato il modello di contatto. Se lo si desidera, ulteriore deposito gocce della sospensione NW nella stessa zona, dopo il solvente dal precedente ribasso è completamente evaporato. </li><li> Ripetere passo 3.4 per le altre due aree in cui un modello di contatto sarà. Non dispensare la sospensione NW da piùdi 1 run crescita su un singolo substrato pezzo (¼ wafer) per evitare la contaminazione incrociata. La dispersione della sospensione NW sul substrato è illustrato nelle figure 2C e D. </li><li> Dopo l&#39;ultima goccia di sospensione NW è evaporata, posizionare il campione in giù in un supporto treppiede e immergere delicatamente in bagni successivi di acetone e isopropanolo per rimuovere le impurità indesiderate. Sciacquare in H 2 O deionizzata e asciugare in N 2. Non utilizzare bottiglie squirt o sonicare il solvente durante questo processo di pulizia per evitare la rimozione eccesso di NWs dalla superficie. </li></ol> 4. Fotolitografia di contatto Motivo Utilizzare tecniche fotolitografiche standard per creare il modello di contatto in una camera pulita con condizioni ambientali di ~ 20 ° C e ~ 40% di umidità relativa. Maschera intensità allineatore (punto 4.6), tempo di esposizione (fase 4.8) e sviluppare il tempo (fase 4.9) saranno usate dipendente di unnd devono essere adeguati a produrre la massima definizione del modello con un lift-off-resistenza (LOR) scarico di circa 0,5 micron. <ol><li> Spin lift-off resistere sul campione utilizzando una ricetta in due fasi di (1) 300 rpm per 10 sec (2) 2,000 rpm per 45 sec. </li><li> Collocare il campione su una piastra calda per cuocere per 5 minuti a 150-170 ° C. </li><li> Rimuovere campione e lasciare raffreddare per 30 secondi e quindi ruotare su photoresist utilizzando una ricetta due fasi di (1) 1.000 rpm per 3 sec (2) a 5000 rpm per 45 sec. </li><li> Collocare il campione su una piastra calda per cuocere per 1 min a 115 ° C. </li><li> Lasciare campione raffreddare per 1 min. </li><li> Calibrare la maschera allineatore ad un&#39;intensità di luce di ~ 1.90 mW / cm 2. </li><li> Caricare campione in maschera allineatore, con la maschera corretta per il modello di contatto installata. </li><li> Portare campione in contatto con la mascherina ed esporre il campione per 24 sec. </li><li> Sviluppare photoresist agitando campione in un bicchiere di sviluppatore per 21 sec. </li><li> Risciacquare con acqua deionizzata H 2 O e asciugare with N 2. </li></ol> 5. Pretrattamento del campione Prima di metallo Deposizione Prima di caricare i campioni nell&#39;evaporatore a fascio elettronico per la deposizione di metalli, che invia il wafer modellato un trattamento ozono UV e un HCl: H 2 O bagno. <ol><li> Caricare i campioni nel generatore di ozono UV per 10 minuti con una O 2 portata ultra-elevata purezza di 80 SCCM. </li><li> Dopo il trattamento ozono UV, posto campioni in una soluzione di HCl: H 2 O (1,10) per 1 min a temperatura ambiente. </li><li> Lavare i campioni con H 2 O deionizzata e asciugare delicatamente con N 2. </li></ol> 6. Fascio di elettroni evaporazione di contatto Metals <ol><li> Subito dopo il pretrattamento, montare i campioni ai piastra con viti e clip e piastra sicuro l&#39;evaporatore e-beam. Assicurarsi che sufficiente Ni e Au sono disponibili per la deposizione. </li><li> Pompare giù soltanto quando la pressione è inferiore a 1,3 x 10 -3 Pun (1 μTorr) (può richiedere alla pompa durante la notte). </li><li> Impostare alta tensione di 10 kV e iniziare la rotazione di campioni a 5 rpm. Assicurarsi otturatore è chiuso. </li><li> Selezionare il crogiolo Ni e inserire i parametri per Ni nel monitor tasso di cristallo. Deposito di 50 nm (500 Å) di Ni ad una velocità di deposizione di ~ 0,1 nm / s. </li><li> Una fonte Ni è sufficientemente raffreddato (~ 15 min), passare a Au crogiolo, modificare i parametri a quelli per Au, e deposito di 100 nm (1.000 Å) di Au a un tasso di deposizione di ~ 0.1 nm / sec. </li><li> Una volta Au crogiolo si è raffreddato (~ 10 min), sfiato della camera e lo scarico del campione piastra. Se non siete sicuri di spessore del metallo, utilizzare un profilometro per determinare lo spessore Ni / Au. </li></ol> 7. Contatta metallo Lift-off <ol><li> Rimuovere campioni dalla lastra e collocare in un bagno stripper fotoresist a temperatura ambiente per qualche ora a sollevare il metallo depositato sul photoresist. Se lo si desidera, elevare la temperatura del bagno a circa 50-60 ° C per acceletasso di lift-off. </li><li> Se il metallo non viene via completamente, utilizzare uno spruzzatore di PG Remover per rimuovere con forza il restante metallo indesiderato dalla superficie. Non sonicare campione perché questo può causare i nanofili di liberarsi dal metallo. </li><li> Risciacquare la rimozione PG da campione con IPA in un bicchiere di rifiuti solvente e mettere campione in un bicchiere di pulito IPA. </li><li> Ripetere il punto 7.3 con H 2 O deionizzata e poi soffiare il campione secco utilizzando N 2. </li></ol> 8. Contatto Anneal Dispositivi di test prima della tempra di contatto al fine di confrontare questi con i dispositivi ricotto. Eseguire la ricottura contatto dei film Ni / Au utilizzando una ricottura termica rapida (RTA) con ultra-elevata purezza N 2 / O 2 (3:1) come gas di processo. <ol><li> Attendere almeno 24 ore dopo la rimozione di contatto metallo prima che i campioni di ricottura, al fine di garantire i contatti metallici hanno raggiunto l&#39;equilibrio dopo la deposizione. </li><li&gt; Svuota la RTA eseguendo il N 2 / O 2 ad una temperatura di 650 ° C per 5 min senza campioni. </li><li> Caricare i campioni e regolare flusso di N 2 / O 2-1,4 SLPM. </li><li> Campioni di ricottura a 550 ° C per 10 min. La rampa temperatura era ~ 500 ° C / min. </li></ol> 9. Rimozione Ni / Au Film Poiché la rimozione del film Ni / Au è un processo distruttivo, dispositivi sono tipicamente esposte e testati prima di questo passo. La procedura per la rimozione di film Ni / Au è illustrato nella Figura 3. <ol><li> Attendere almeno 24 ore dopo il contatto ricottura prima di rimuovere il film Ni / Au. </li><li> Fendere un pezzo del campione dalla zona di interesse. Assicurarsi dimensione del campione è sufficientemente grande per afferrare i bordi con pinzette senza toccare l&#39;area di interesse. </li><li> Fissare montare un perno stub SEM in un supporto tale che il supporto può essere facilmente spostato o tolto. </li><li> Posizionare un pezzo di conductive carbonio nastro piatto sulla superficie di montaggio. Il pezzo di nastro di carbonio dovrebbe essere più grande dell&#39;area del film che deve essere rimosso. Una scheda conduttivo di carbonio che è la dimensione precisa della superficie di attacco funziona molto bene per questa applicazione. Applicare il nastro di carbonio o scheda alla superficie di montaggio lentamente e con attenzione per assicurare che la superficie è più liscia possibile. </li><li> Prima di rimuovere il supporto del nastro, con un dito, premere con forza sul nastro in modo che sia ben aderente alla superficie di montaggio. Questo è molto importante in modo che il nastro non si stacchi con il campione. </li><li> Prendere un pezzo campione spaccati e posare delicatamente l&#39;area di interesse direttamente sul nastro di carbonio lungo il bordo del montaggio in modo che l&#39;area del campione che è stato utilizzato per la manipolazione con pinzette sporge dal (Figura 3A) bordo. Una volta campione è stato messo su nastro, non rimuoverlo per il riposizionamento al fine di evitare di distruggere il film Ni / Au. </li><li> Premere con forza verso il bassoal retro del campione utilizzando una pinza (Figura 3B). Fare attenzione a non premere troppo sul campione intorno al monte bordi perché questo può causare il campione rottura. </li><li> Per rimuovere il substrato, prendere una lama di rasoio pulito o bisturi e spingere delicatamente tra il substrato e il nastro lungo i bordi del campione (Figura 3C). Ripetete con attenzione questo processo, spingendo la lama di rasoio un po &#39;più ogni volta fino a che il supporto può essere facilmente staccata afferrando con le pinzette. Utilizzando troppa forza può rompere il campione. Per mantenere il nastro si stacchi con il substrato, posizionare una pinza o una sonda sulla superficie del nastro che è adiacente al substrato quando il substrato indiscreti off (Figura 3C). Il film Ni / Au ricotto dovrebbe rimanere aderito al nastro (Figura 3D). In media, questo passo ci vorranno circa 1 minuto per completare. </li><li> Immagine film Ni / Au giudicato rimosso utilizzando SEM appena possibile così uns per osservare la nuova interfaccia esposta del film prima che viene contaminato. </li></ol>

<ol><li>Lu, W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Semiconductor nanowires.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).</li>
<li>Mater Res, A. nnuR. ev 34, 83-122 (2004).</li>
<li>Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+and+electronic+properties+of+oxygen+annealed+Au%2FNi+and+Pt%2FNi+contacts+to+p-type%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type.</a> 22, 186-193 (2007).</li>
<li>Chen, L. C., Ho, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effect+of+Heat+Treatment+on+Ni%2FAu+Ohmic+Contacts+to+p-Type%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type.</a> 176, 773-777 (1999).</li>
<li>Liday, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+NiOx-based+contacts+on+p-GaN%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.+Mater.+Electron%22%5BJournal%5D)">Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).</li>
<li>Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+epitaxial+Au%2FNi%2FAu+ohmic+contacts+to+p-GaN%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).</li>
<li>Ho, J. K., Jong, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-resistance+ohmic+contacts+to+p-type+GaN+achieved+by+the+oxidation+of+Ni%2FAu+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films.</a> J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).</li>
<li>Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+evolution+and+development+of+annealed+Ni%2FAu+contacts+to+GaN+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires.</a> Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).</li>
<li>Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneously+grown+GaN+and+AlGaN+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Crystal+Growth%22%5BJournal%5D)">Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires.</a> J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).</li>
<li>Herrero, A. M., Bertness, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+Dispersion+and+Surface+Pretreatment+for+Single+GaN+Nanowire+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).</li>
</ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La tecnica presentata permette l&#39;analisi del contatto / substrato e contatti / NW microstruttura dei singoli dispositivi NW. I principali vantaggi di questa tecnica sono il suo basso costo e semplicità. Esso consente l&#39;analisi qualitativa e quantitativa dell&#39;interfaccia contatti su larga scala con il substrato e su una scala submicrometriche con singoli NWs. L&#39;uso di un nastro di carbonio per la rimozione di film e mozzi perno SEM per montaggio campione rendono possibile per analisi utilizzando tecniche ...

Dispositivi Single-NO sono fatti da disperdere una sospensione NW su un substrato isolante e formando piazzole di contatto sul substrato tramite fotolitografia convenzionale e deposizione del metallo, che si traduce in formate casualmente dispositivi a due terminali. Una spessa pellicola SiO 2 su un wafer di silicio è utilizzato generalmente come un substrato isolante 1,2. Per i metalli depositati su una superficie SiO 2, un problema comune derivanti dal trattamento termico è la presenza di formazione di vuoti nella / SiO 2 all&#39;interfaccia metallo. Oltre alla fessurazione e delaminazione del film metallico, questa formazione di vuoti può influire negativamente sulle prestazioni del dispositivo da un aumento della resistenza causata da una riduzione dell&#39;area di contatto. Ni / Au contatti ossidati in N 2 / O 2 atmosfere sono lo schema dei contatti predominante applicato al p-GaN 3-7. Durante il trattamento termico in N 2 / O 2, il Ni diffonde sulla superficie per formare NiO e l&#39;Au diffonde verso l&#39;superficie del substrato. In questo lavoro, l&#39;eccessiva formazione di vuoti ai contatti / NW e contatti / SiO 2 interfacce è stato mostrato a verificarsi durante la ricottura di Ni / Au contatti NWS su SiO 2 8. La morfologia superficiale della pellicola Ni / Au ricotto, tuttavia, non indica l&#39;esistenza di vuoti o il grado in cui si è verificata formazione di vuoti. Per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato una tecnica per la rimozione dei contatti Ni / Au e GaN NWs da SiO 2 / substrati di silicio per analizzare l&#39;interfaccia del contatto con il substrato e NWs. Questa tecnica può essere utilizzata per la rimozione di qualsiasi struttura contatto che presenta scarsa adesione al substrato. I film Ni / Au con GaN NWs incorporati in essi vengono rimossi dal substrato SiO 2 con nastro di carbonio. Il nastro di carbonio viene rispettato un pin standard di montaggio per la caratterizzazione mediante l&#39;uso di microscopia elettronica a scansione (SEM), insieme a molti altri strumenti. La procedura dettagliata per la fabrication singoli dispositivi GaN a NO e analisi del loro interfaccia contatti morfologia sono descritti.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTS and MATERIALS</td></tr><tr><td>Lift-off resist</td><td>MicroChem</td><td>LOR 5A</td><td>Varia a seconda dell'applicazione</td></tr><tr><td>Photoresist</td><td>Shipley</td><td>1813</td><td>Varia a seconda dell'applicazione</td></tr><tr><td>Sviluppatore</td><td>Rohm and Haas Electronic Materials</td><td>MF CD-26</td><td>Varia a seconda dell'applicazione</td></tr><tr><td>Photoresist stripper</td><td>MicroChem</td><td>Nano Remover PG</td><td>Varia a seconda dell'applicazione</td></tr><tr><td>Fonte Ni</td><td>Materiali avanzati internazionali</td><td>Purezza</td><td></td>del 99,999%</tr><tr><td>Fonte Au</td><td>Materiali avanzati internazionali</td><td>Purezza del 99,999% SiO</td><td></td></tr><tr><td>2/Si wafer</td><td>Silicon Valley Microelectronics</td><td>3 pollici < 100> N/As 0,001-0,005 ohm-cm, 200 nm di ossido</td><td></td>termico</tr><tr><td>Nastro di carbonio</td><td>SPI Supplies</td><td>5072, 8 mm di larghezza</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">I solventi sono semiconduttori standard o di ricerca. Il fornitore non è importante per il risultato dell'esperimento.</td></tr><tr><td colspan="4">I gas di incisione ionica reattiva e i gas di ricottura termica sono di alto grado di purezza. Il fornitore non è importante per il risultato dell'esperimento.</td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td><td>Cole-Palmer</td><td>EW-08849-00</td><td></td></tr><tr><td>Micropipetta</td> a bassa potenza <td>Rainin</td><td>PR-200</td><td>Dosato, punte per lo smaltimento</td></tr><tr><td>Incisore ionico reattivo</td><td>SemiGroup</td><td>RIE 1000 TP</td><td>Altri fornitori utilizzati anche con parametri di processo diversi</td></tr><tr><td>Allineatore maschera</td><td>Karl Suss</td><td>MJB3</td><td>Altri fornitori utilizzati anche con parametri di processo diversi</td></tr><tr><td>Detergente all'ozono UV</td><td>Jelight</td><td>Modello 42</td><td>Altri fornitori utilizzati anche con parametri di processo diversi</td></tr><tr><td>Evaporatore a fascio elettronico</td><td>CVC</td><td>SC-6000</td><td>Altri fornitori utilizzati anche con parametri di processo diversi</td></tr><tr><td colspan="4">* I produttori e i nomi dei prodotti sono forniti esclusivamente per completezza. Queste citazioni specifiche non costituiscono né un'approvazione del prodotto da parte del NIST né implicano che prodotti simili di altre aziende sarebbero meno adatti.</td></tr></tbody></table>

analisi di contatto interfacce semplici dispositivi gan nanowire

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Singolo GaN nanofili (NW) dispositivi fabbricati su SiO 2 possono presentare un forte degrado dopo ricottura a causa del verificarsi di formazione di vuoti al contatto / SiO 2 interfaccia. Questa formazione di vuoti può provocare screpolature e delaminazione del film metallico, che può aumentare la resistenza o causare un guasto completa del dispositivo NW. Al fine di affrontare le questioni connesse con la formazione di vuoto, una tecnica è stata sviluppata che rimuove i film di contatto in metallo Ni / Au dai substrati per consentire l&#39;esame e la caratterizzazione del contatto / substrato e le interfacce di contatto / NW dei singoli dispositivi GaN NW. Questa procedura determina il grado di adesione del film al substrato di contatto e NWs e consente la caratterizzazione della morfologia e composizione dell&#39;interfaccia contatto con il substrato e nanofili. Questa tecnica è anche utile per valutare la quantità di contaminazione residua che rimane dalla sospensione NW unnd da processi di fotolitografia sulla superficie NW-SiO 2 prima della deposizione del metallo. Le fasi dettagliate di questa procedura sono presentati per la rimozione di ricotti Ni / Au contatti Mg-drogato GaN NWs su un substrato di SiO 2.

Un esempio di analisi SEM sul ricotto film Ni / Au rimossi dal substrato SiO 2 utilizzando un nastro di carbonio è mostrato in Figura 4. La superficie di contatto Ni / Au prima della rimozione è mostrato in Figura 4A. La parte inferiore della stessa area di quella particolare pellicola Ni / Au, previa rimozione è illustrato nella Figura 4B. Confronto tra la superficie e la morfologia inferiore può aiutare a determinare se esiste una relazione tra i due. Ad es...

La tecnica è stata sviluppata che rimuove i film di contatto in metallo Ni / Au dal loro substrato per consentire l&#39;esame e la caratterizzazione del contatto / substrato e le interfacce di contatto / NO di singoli dispositivi GaN nanowire.

Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

L'obiettivo generale di questa procedura è consentire l'esame e la caratterizzazione delle interfacce tra il substrato di contatto e il nanofilo di contatto per singoli dispositivi a nanofili di nitruro di gallio. Questo viene ottenuto innanzitutto preparando una sospensione di nanofili e disperdendola su un substrato. Il secondo passaggio consiste nel depositare i contatti di nichel-oro sui nanofili e successivamente nel ricotturare il campione.L'ultimo passaggio consiste nel rimuovere i contatti al nichel-oro dall'analisi al substrato aderendoli a un nastro di carbonio. Infine, si utilizza un microscopio elettronico a scansione per esaminare le interfacce dei contatti alla ricerca di formazioni di vuoti. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande riguardo al modo di processare i nanofili semiconduttori.In particolare, ci fornisce un modo per valutare quanto bene i contatti metallici aderiscano ai nanofili inseriti nel substrato circostante. La dimostrazione visiva di questo metodo è importante perché le tecniche di dispersione dei nanofili e di trasferimento del film possono essere difficili da apprendere, poiché i piccoli dettagli relativi alla manipolazione e al posizionamento possono avere un grande effetto sul rendimento. Stavo osservando il campione con un SEM quando ho notato che un'area del contatto metallico aveva iniziato a sollevarsi dal substrato.Quando l'ho osservato più da vicino, ho notato che il lato inferiore del contatto presentava una morfologia molto insolita. Per esaminare meglio questa morfologia del lato inferiore, ho sviluppato questa tecnica: innanzitutto, dividere un piccolo pezzo dei nanofili di nitruro di gallio cresciuti su un substrato di silicio 1 1 1 e posizionarlo in una piccola provetta contenente un millilitro di isopropanolo. Sottoporre la provetta a sonificazione per 30 secondi al fine di rimuovere i nanofili dal loro substrato di ancoraggio.Quindi pulire una piastrina di silicio immergendola a faccia in giù in acetone utilizzando un supporto a treppiede. Dopo cinque minuti, rimuovere la piastrina dall'acetone e risciacquare entrambi i lati della piastrina utilizzando una bottiglia a spruzzo contenente isopropanolo. Successivamente, immergere la piastrina in un becher contenente 100 millilitri di isopropanolo.Dopo cinque minuti, rimuovere la wafer e risciacquarla con acqua deionizzata prima di posizionarla in un altro becher contenente acqua deionizzata. Dopo cinque minuti nell'acqua, rimuovere la wafer e asciugarla con un flusso di azoto. Nuovamente, sottoporre il vial di nanostrutture a sonicazione per 30 secondi.Quindi pipettare 30 microlitri della soluzione su ciascuna delle tre regioni sulla superficie ossidata di un quarto di wafer pulito, assicurandosi che il wafer sia in posizione orizzontale in modo che la sospensione di nanofili non migri verso i bordi. Dopo che l'ultima goccia della sospensione di nanofili è evaporata, posizionare il campione in bagni successivi di acetone e isopropanolo per rimuovere le impurità indesiderate.Quindi risciacquare un quarto della piastrina con acqua deionizzata ed asciugare con azoto. Non utilizzare bottiglie a spruzzo né sottoporre il solvente a sonificazione durante il processo di pulizia. Per evitare la rimozione eccessiva di nanofili dalla superficie, aggiungere uno strato di LOR five A per il liftoff.Applicare il resist sul wafer di silicio con i nanofili dispersi aggiungendo uno o due millilitri di resist sopra i nanofili; rivestire il campione mediante centrifugazione a 300 giri al minuto per 10 secondi, seguiti da 2000 giri al minuto per 45 secondi. Dopo la centrifugazione, rimuovere i residui di LOR 5 A dai bordi del campione strofinandoli con micro chem nano EBR pg. Successivamente, trasferire il campione su una piastra riscaldata e cuocerlo a 150-170 gradi Celsius.Dopo cinque minuti, rimuovere il campione dalla piastra riscaldata e lasciarlo raffreddare per 30 secondi. Una volta raffreddato, riposizionare il campione nel spin coater e aggiungere da uno a due millilitri di mega deposit SPR 6 61 0.0. Photo resist per coprire la superficie; rivestire il campione per 35 secondi a 3000 giri al minuto.Quindi trasferire il campione su una piastra riscaldante e asciugarlo per un minuto a 95 gradi Celsius. Successivamente, inserire la maschera e poi il campione nell'allineatore di maschere. Esporre il campione con una dose di 240 millijoule per centimetro quadrato.Sviluppare quindi la resist fotografica agitando il campione in un becher contenente micro posit MF 26, un agente sviluppatore, per circa 60 secondi o fino a quando lo sviluppo non è completo. Una volta sviluppato, risciacquare il campione con acqua deionizzata e quindi asciugarlo con un flusso di azoto. Caricare i campioni in un generatore di ozono UV ed esporli all'ozono per 10 minuti, facendo contemporaneamente passare attraverso il dispositivo ossigeno ad altissima purezza a una portata di 80 centimetri cubici standard al minuto.Dopo il trattamento nella zona OZ, posizionare i campioni in una miscela al 10% di acido cloridrico per un minuto a temperatura ambiente. Successivamente, rimuovere i campioni e risciacquarli con acqua deionizzata, quindi asciugarli con un flusso di azoto. Montare i campioni asciutti sull'evaporatore a fascio di elettroni fissandoli al piatto mediante viti e clip.Quindi fissare il platino nell'evaporatore a fascio di elettroni e caricare i crogioli di nichel e oro nel dispositivo. Pompare la camera fino a quando la pressione scende al di sotto di un microtorr. A seconda della potenza della pompa, questo passaggio può richiedere da alcune ore a tutta la notte.Quindi impostare l'alta tensione a 10 chilovolt, assicurarsi che lo scatto sia chiuso e iniziare a ruotare i campioni a 5 giri al minuto. Successivamente, selezionare il crogiolo di nichel e impostare la velocità di deposizione a 0,1 nanometri al secondo, depositando 500 nanometri di nichel sui campioni. Al termine, lasciare raffreddare la sorgente per 15 minuti, quindi passare al crogiolo d'oro.Impostare la velocità di deposizione dell'oro a 0,1 nanometri al secondo e depositare 100 nanometri sui campioni. Al termine della deposizione, attendere 10 minuti affinché il crogiolo d'oro si raffreddi, quindi aerare la camera ed estrarre il campione Platin. Rimuovere i campioni dal PLA e posizionarli in un bagno di photo reist.Utilizzare lo stripper a temperatura ambiente per alcune ore per rimuovere il metallo depositato sulla fotoresina, se desiderato; aumentare la temperatura del bagno a circa 50-60 gradi Celsius per accelerare il processo. Procedere alla rimozione dopo alcune ore. Verificare se il metallo si è separato dalla fotoresina.Utilizzare una pipetta o una bottiglia a spruzzo con lo stripper fotochimico per rimuovere con forza qualsiasi metallo residuo indesiderato dalla superficie. Risciacquare quindi l'intero campione con isopropanolo, seguito da acqua deionizzata, e asciugare i campioni con azoto dopo la rimozione, attendendo almeno 24 ore prima di ricotturare i campioni.Quindi, purificare l'annellatore termico rapido con una miscela di tre parti di azoto e una parte di ossigeno a una portata di 1,4 litri al minuto a 650 gradi Celsius per cinque minuti, senza alcun campione al suo interno. Successivamente, ridurre la temperatura a 550 gradi Celsius. Caricare i campioni ed analizzarli per 10 minuti.Iniziare posizionando con attenzione un pezzo di nastro conduttivo al carbonio su un supporto a perno per SEM, in modo che il nastro risulti il più liscio possibile. Prima di rimuovere il supporto del nastro, premere con un dito con forza sul nastro in modo che aderisca saldamente al supporto. Prendere il campione e appoggiare delicatamente l'area di interesse direttamente sul nastro al carbonio lungo il bordo del supporto, in modo che la parte del campione utilizzata per la manipolazione con pinzette penda oltre il bordo.Una volta posizionato il campione sul nastro, non rimuoverlo per riposizionarlo. Per evitare di danneggiare il film, premere con fermezza sul retro del campione utilizzando pinzette. Prestare attenzione a non premere troppo vicino ai bordi del supporto, poiché ciò potrebbe causare la rottura del campione.Quindi prendere una lama di rasoio pulita o un bisturi e spingerla delicatamente tra il substrato e il nastro lungo i bordi del campione, finché il substrato può essere facilmente staccato afferrandolo con una pinzetta. L'uso di troppa forza può rompere il campione, impedendo che il nastro si separi dal substrato. Posizionare una pinzetta sull'area del nastro adiacente al substrato.Quando si stacca, il film di nichel-oro difettoso deve rimanere aderente al nastro, e il film di nichel-oro appena rimosso deve essere esaminato al microscopio elettronico a scansione (SEM) il prima possibile, al fine di osservare l'interfaccia appena esposta prima che si contamini. Qui sono mostrate immagini al microscopio elettronico a scansione del film di alluminio-nichel-oro prima e dopo la rimozione dal substrato di biossido di silicio mediante nastro di carbonio. Il campione a destra non è stato sottoposto a pulizia prima della deposizione del metallo e la contaminazione residua ha prodotto una distribuzione non uniforme di vuoti e grandi vuoti macroscopici che assomigliano a bolle.Un'applicazione importante di questa tecnica è l'analisi della morfologia dell'interfaccia tra nanofili e contatti, mediante immagini in microscopia a contatto (CM) della superficie inferiore di film di nichel-oro depositati su nanofili dispersi su biossido di silicio. Qui sono mostrati i substrati di silicio. Immagini ad alto ingrandimento come quelle visibili sul lato destro permettono l'esame dell'interfaccia tra contatto e nanofilo.L'immagine SCM in basso a destra non presenta il nanofilo, consentendo uno studio più agevole dell'interfaccia tra il contatto e il filo mancante. La presenza di questa contaminazione residua può causare un aumento significativo del numero di vuoti osservati all'interfaccia tra contatto e substrato. Quantificando il grado di formazione dei vuoti all'interfaccia tra contatto e substrato, è possibile valutare l'efficacia di diversi metodi di pulizia.Questi esperimenti si sono concentrati sull'efficacia dei diversi metodi di pulizia prima del deposito di nichel-oro sul biossido di silicio, al fine di rimuovere le contaminazioni residue. Ciò evidenzia il chiaro vantaggio dell'utilizzo della pulizia con zona UVO e HCl prima del deposito dei metalli. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona idea su come disperdere nanofili su un nuovo substrato, depositare contatti in metallo ai nanofili, e rimuovere i contatti metallici per esaminare l'interfaccia di contatto dei nanofili utilizzando questa procedura.Possono essere eseguite tecniche aggiuntive, come la spettroscopia di energia dispersiva a raggi X, per rispondere ad altre domande, ad esempio sulla composizione degli strati.

analysis-of-contact-interfaces-for-single-gan-nanowire-devices

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

Descriviamo la fabbricazione del dispositivo e il protocollo di misura per la base di nanotubi di biosensori ad alta frequenza di carbonio. La tecnica di rilevamento ad alta frequenza riduce la ionica (Debye) effetto fondamentale di screening e permette di nanotubi biosensore per essere utilizzato in soluzioni ad alta forza ionica dove biosensori elettronici convenzionali non riescono. La nostra tecnologia fornisce una piattaforma unica per il point-of-care (POC) biosensori elettronici operanti...

Fabbricazione di Nanotubi di carbonio ad alta frequenza Nanoelectronic biosensore per la rilevazione in alta forza ionica Solutions

Questo articolo presenta un protocollo di fabbricazione dettagliato per cancelli definiti punti quantici di semiconduttori laterali su eterostrutture di arseniuro di gallio. Questi dispositivi in ​​nanoscala sono utilizzati per intrappolare alcuni elettroni per l'uso come bit quantici in elaborazione quantistica o per altri esperimenti mesoscopiche quali misure di conduttanza coerenti.

Nanofabbricazione di Porta definiti-GaAs / AlGaAs laterali Quantum Dots

Viene fornita una procedura dettagliata per il drogaggio superficiale delle interfacce in silicio. Il drogaggio superficiale ultra-superficiale è dimostrato dall'utilizzo di monostrati contenenti fosforo e da un rapido processo di ricottura. Il metodo può essere utilizzato per il drogaggio di superfici macroscopiche e di nanostrutture.

Monostrato Contatto doping di silicio superfici e nanofili Uso organofosforici Composti

I nanofili d'argento possono trasportare simultaneamente elettroni e informazioni ottiche sotto forma di plasmoni di superficie. Viene qui descritta una procedura per realizzare un tale circuito condiviso e vengono valutate le limitazioni nella propagazione di entrambi i vettori di informazione.

Valutare plasmoniche Trasporti in Current-carrying Argento Nanowires

Descriviamo gli approcci per la fabbricazione di dispositivi e la caratterizzazione elettrica di nanostrutture di semiconduttori a strato di diseleniuro di molibdeno (MoSe2) con diversi spessori. Inoltre, viene descritta la fabbricazione di contatti ohmici per nanocristalli MoSe a2 strati mediante il metodo di deposizione a fascio di ioni focalizzati utilizzando il platino (Pt) come metallo di contatto.

Ohmico Fabrication contatto con una tecnica Focused Ion Beam-e caratterizzazione elettrica per strato semiconduttore Nanostrutture

Viene presentato un metodo per la crescita di nanotubi di carbonio allineati verticalmente a bassa temperatura e la successiva fabbricazione di strutture di test elettrici di interconnessione verticale utilizzando la fabbricazione di semiconduttori.

Fabbricazione di bassa temperatura Nanotubi di carbonio interconnessioni verticali Compatibile con la tecnologia Semiconductor

Descriviamo i passaggi chiave per il biorilevamento utilizzando transistor ad effetto di campo con nanofili di polisilicio, inclusa la preparazione del dispositivo e l'immobilizzazione e la conferma di una sonda molecolare del DNA sulla superficie del nanofilo, nonché le condizioni per il rilevamento del DNA.

Preparazione della Silicon Nanowire effetto di campo transistor per l&#39;industria chimica e biosensing Applicazioni

In questa carta, flusso dielettroforesi assistita è dimostrata per l'auto-assemblaggio di dispositivi nanofilo. La realizzazione di un transistor a effetto di campo nanowire silicio è indicata come un esempio.

Flusso-assistita dielettroforesi: Un metodo a basso costo per la realizzazione di dispositivi ad alte prestazioni soluzione-processable Nanowire

Qui, presentiamo un protocollo per controllare il numero di elemento portante nei solidi utilizzando l'elettrolita.

Controllo campo elettrico degli stati elettronici in nanodispositivi2 WS di elettrolita Gating

Qui, presentiamo un protocollo per la fabbricazione di un elettrodo di tipo chiuso senza fili nanopore e successiva misura elettrochimica delle nanoparticelle singole collisioni.

Un elettrodo di tipo chiuso senza fili Nanopore per analizzare le singole nanoparticelle

Questo protocollo descrive l'uso di nanofili di silicio per la biomodulazione ottica intracellulare delle cellule in un metodo semplice e facile da eseguire. La tecnica è altamente adattabile a diversi tipi di cellule e può essere utilizzata sia per applicazioni in vitro che in vivo.

Nanofili di silicio e stimolazione ottica per indagini sull'accoppiamento elettrico intra e intercellulare

Scopri come rimuovere contatti Ni/Au da dispositivi a nanofili di GaN per analizzare le interfacce contatto/substrato. Questa tecnica consente di esaminare la formazione di vuoti mediante microscopia elettronica a scansione.

Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire

Esplora altri video