Monostrato Contatto doping di silicio superfici e nanofili Uso organofosforici Composti

L'obiettivo generale del seguente esperimento è dimostrare il drogaggio superficiale di deroghe al silicio e nanofili utilizzando il metodo di drogaggio a contatto monostrato. Ciò si ottiene facendo reagire un substrato donatore con una soluzione precursore per la formazione di un monostrato autoassemblato. Il monostrato contiene potenziali atomi droganti e funge da fonte di drogante ben definita e limitata.

Come seconda fase, il substrato donatore viene messo in contatto con il substrato bersaglio ed entrambi sono inginocchiati in un sistema anale termico rapido. Durante il processo anale, le molecole del monostrato si decompongono e il doin in atomi viene diffuso e attivato sia sul substrato donatore che su quello bersaglio. Successivamente, i due substrati vengono separati e viene utilizzata una sonda a quattro punti per misurare la resistenza del foglio.

I risultati mostrano una diminuzione tipica dei valori di resistenza delle lastre misurati per i substrati target, in ginocchio per vari tempi e temperature. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come l'impianto ionico, è che consente la formazione semplice ma affidabile di profili di drogaggio molto superficiali. Questo metodo è utile per il drogaggio superficiale di tutti i wafer e delle nanostrutture.

Può essere utilizzato anche per altri sistemi, come architetture di dispositivi 3D e altro ancora. Identificare il silicio e il silicone con substrati dielettrici che verranno utilizzati come bersaglio e il donatore si prepara a lavorare con soluzioni piranha. Acquisisci abbastanza soluzione acida di piranha di perossido di idrogeno e acido solforico per coprire i substrati qui di circa 120 millilitri.

Usa la massima cautela mentre lavori con la soluzione piranha. Posizionare i substrati in un supporto appropriato. Inserire il supporto nella soluzione piranha per 15 minuti.

Dopo 15 minuti, recuperare il supporto con i campioni e sciacquare il tutto in acqua deionizzata tre volte. Successivamente, immergere il supporto e i substrati in circa 140 millilitri di una soluzione base di perha di idrossido di ammonio, perossido di idrogeno e acqua deionizzata. Immergerlo in un bagno a ultrasuoni a 60 gradi Celsius per otto minuti Dopo il bagno, sciacquare i campioni in acqua deionizzata tre volte, quindi risciacquare con etanolo.

Quindi asciugare con il phon sotto un getto di azoto. Asciugare i campioni in forno a 115 gradi Celsius per 10 minuti. Per la formazione del monostrato, preparare una concentrazione dell'1% in volume di tetraetilmetilendifosfato in melina in una fiala a prova di pressione.

Dovrebbe essercene abbastanza per coprire i substrati donatori di circa 20 millilitri. In questo caso, utilizzare una pinzetta per trasferire i substrati donatori nella fiala e assicurarsi che siano coperti. Quindi sigillare la fiala.

Utilizzare un bagno di olio minerale riscaldato a 100 gradi Celsius per riscaldare la fiala per due ore. Quindi lasciare raffreddare la fiala per tre minuti. Aprire la fiala e sciacquare i campioni tre volte in melina e tre volte in clorometano.

Quindi asciugali sotto un getto di azoto. La sintesi dei nanofili inizia con la pulizia del vetro di un microscopio. Far scivolare il plasma di ossigeno per due minuti.

Applicare alcune gocce di soluzione di polietilene L Lycine sul vetrino per coprirlo completamente. Attendere cinque minuti, quindi risciacquare con acqua ionizzata e asciugare con azoto. Ora applica alcune gocce di soluzione colloidale d'oro sul vetrino per coprirlo completamente.

Attendi due minuti. Sciacquare con acqua ionizzata e asciugare con azoto. Rimuovere i contaminanti organici utilizzando il plasma di ossigeno per 30 secondi.

Procedere inserendo il vetrino con nanoparticelle d'oro in una camera di deposizione chimica da vapore ed evacuandolo con evacuazione. Completo Pre equilibrare la camera a 440 gradi Celsius e 35 tor con un flusso di 50 centimetri cubi standard al secondo di idrogeno molecolare. Quindi avviare il processo di deposizione facendo scorrere due centimetri cubi standard al secondo di soluzione salina per ottenere nanofili di circa 50 micrometri.

Eseguire la deposizione per 30 minuti. Una volta completato, misurare i nanofili tramite microscopia. Dopo aver misurato i fili, posizionare il vetrino con la pellicola Nanowire.

In una fiala, aggiungere etanolo per coprire il vetrino di circa un centimetro. Sonicare la fiala per tre secondi, durante i quali la soluzione dovrebbe diventare leggermente torbida. Preriscalda una piastra calda a 150 gradi Celsius.

Quindi posizionare su di esso un biossido di silicio al nitruro di silicio, substrato siliconico. Aggiungere alcune gocce di sospensione di nanofili sulla superficie riscaldata. Una volta che il liquido è asciutto, controllare la densità dei nanofili sulla superficie utilizzando un microscopio ottico con un filtro a campo scuro.

Al fine di ottenere un'elevata resa dei dispositivi a nanofilo singolo, questo processo di colata a goccia dovrebbe produrre densità superficiali di circa 100 nanofili per millimetro quadrato con una lunghezza minima del nanofilo di circa 20 micrometri. Per ottenere il drogaggio, il substrato con nanofili e il donatore devono essere messi in contatto. Posizionare il substrato target nella camera anale termica rapida.

Posizionare il substrato donatore sul substrato di destinazione con il lato anteriore rivolto verso il substrato di destinazione. Inizia il processo anale. Questi campioni saranno sottoposti a una rampa di sei secondi.

Tempo dalla temperatura ambiente a una temperatura anale di 1000 gradi Celsius mantenuto per 40 secondi. Una volta realizzato il campione drogato per contatto monostrato, prepararsi a misurarne la resistenza. Ottenere una soluzione di acido fluoridrico all'1% e mettervi il campione per cinque minuti.

Per rimuovere lo strato di ossido, sciacquare con acqua ionizzata. Quindi isopropanolo e asciugare con azoto. Misurare la resistenza del foglio utilizzando una tecnica di sonda a quattro punti.

La corrente tipica applicata è da uno a 10 microampere. Le comuni tecniche di fotolitografia vengono utilizzate per produrre schematicamente dispositivi a nanofili. Iniziare con il campione contenente nanofili.

Riscaldare il campione, quindi centrifugare. Rivestilo con fotoresist. Dopo aver impostato il resist, utilizzare un allineatore a maschera per esporre il modello di elettrodi e sviluppare i campioni.

Sciacquare e asciugare i campioni. Quindi utilizzare un evaporatore a fascio di sfere per far evaporare il nichel sulle superfici. Infine, eseguire il decollo per rivelare i dispositivi per localizzare i dispositivi a transistor a effetto di campo a nanofili formati con successo e registrare le loro posizioni.

Utilizzare un microscopio ottico con un filtro a campo scuro. Per misurare le curve IV per i dispositivi selezionati viene utilizzato un analizzatore di dispositivi a semiconduttore e una stazione di sonda. Collegare uno stadio conduttivo all'analizzatore come terminale di gate.

Quindi posizionare il campione su di esso. Collegare gli aghi della sonda come terminali di sorgente e di scarico all'analizzatore. Quindi utilizzare la fotocamera del microscopio della stazione di sonda per avvicinare gli aghi della sonda al dispositivo e toccare delicatamente gli elettrodi con gli aghi.

Procedere con le misurazioni. Il trattamento dei wafer di silicio intrinseco con il drogaggio da contatto monostrato al fosforo provoca una diminuzione monotona del foglio I valori di resistenza in funzione delle volte ane, i tempi ane, più lunghi, portano a livelli di drogaggio più elevati, così come le temperature anele più elevate. Valori di resistenza del foglio più bassi sono correlati con una concentrazione di drogaggio attivato, con una resistenza del foglio più bassa che indica livelli di drogaggio più elevati.

Un ulteriore aumento del tempo di produzione non comporterà un'ulteriore diminuzione della resistenza del foglio poiché la dose di docente è limitata. Questo diagramma mostra le curve IV dei transistor ad effetto di campo a nanofili. La curva nera è per un dispositivo intrinseco.

Confrontate questo con la curva blu per il monostrato moderatamente drogato. FET droga a contatto in blu. È stato un inginocchiarsi a 900 gradi Celsius per secondi.

La curva rossa è per un dispositivo altamente drogato, inginocchiato a 1005 gradi Celsius per 10 secondi. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come il tempo di volo, la spettroscopia di massa di ioni secondari al fine di caratterizzare ulteriormente proprietà come i profili di concentrazione di drogaggio. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare la procedura di drogaggio monocontatto per creare profili di drogaggio ultra superficiali su wafer e nanofili.