Area selettiva Modifica della Silicon bagnabilità della superficie da impulsi laser UV irradiazione in ambiente liquido

L'obiettivo generale di questo esperimento è dimostrare la formazione di superfici sia idrofile che idrofobiche su silicone mediante irradiazione con laser al fluoruro di kripton e al fluoruro di argonne da campioni immersi in una bassa concentrazione di soluzioni di perossido di idrogeno o metanolo. Questo metodo può aiutare a rispondere ad alcune domande chiave nel campo dell'interazione con i semiconduttori laser riguardanti la modifica chimica selettiva dell'area della superficie del semiconduttore, che può essere adatta per applicazioni di biorilevamento. Il vantaggio principale di questa tecnica è che possono essere applicate per il controllo dell'acciaio della vitalità della superficie del silicio senza una superficie aspirante.

Morfologia del semiconduttore. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo per la prima volta. Stiamo studiando il processo di base del laser U per la formazione selettiva di aree di difetti superficiali utilizzati nella tecnologia.

Ora, come la miscelazione quantistica del male, la dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale poiché la popolazione della flotta della sacca d'aria della camera semplice e la radiazione con il raggio omogeneizzato del laser EXIM sono passaggi relativamente difficili. Per iniziare, usa uno scriba a diamante per scindere un wafer di silicio obed al fosforo con un lato lucido in campioni di 12 millimetri per sei millimetri con uno spessore di 380 micron. Quindi pulire i campioni sciacquandoli con acetone e quindi alcol isopropilico per cinque minuti ciascuno.

Quindi incidere i campioni in una soluzione di acido fluoridrico allo 0,9% per un minuto per rimuovere l'ossido iniziale, quindi sciacquarli in acqua deionizzata e asciugarli con un flusso di azoto ad alta purezza. Conservare i campioni preparati in un sacchetto riempito di azoto per frenare l'ossidazione quando sono pronti per continuare, posizionare i campioni in una camera alta 0,74 millimetri. Ha riempito la camera con perossido di idrogeno dallo 0,01 allo 0,2% diluito in acqua o con metanolo DGA, quindi ha sigillato la camera con una finestra di silice fusa che ha una luce UV ad alta trasmissione.

Assicurarsi che non rimangano sacche d'aria all'interno della camera. Irradiare il campione con un fascio omogeneizzato in soli due siti su ciascun campione aumentando il numero di impulsi da 100 a 600 in incrementi di 100 impulsi attraverso una maschera circolare, di quattro millimetri di diametro. Quindi, irradiare i campioni allo stesso modo utilizzando una maschera a foglia d'acero.

Al termine, sciacquare i campioni con l'acqua ionizzata e poi asciugarli con una biotina diluita con azoto coniugata e colorata con fluoresceina di nanosfere di diametro di 40 nanometri con PBS da una volta 10 a 12 particelle per millilitro a temperatura ambiente. Quindi, immergere i campioni irradiati con laser al fluoruro di kripton per due ore in questa soluzione a temperatura ambiente. Quindi immergere i campioni irradiati in PBS per un minuto per eliminare dalla superficie eventuali nanosfere colorate con fluoresceina non legate.

Iniziare posizionando il campione su una superficie piana e pulita, formare una goccia sulla punta della micro siringa e abbassarla lentamente sulla superficie del campione fino a quando non entra in contatto e si trasferisce sulla superficie. Utilizzando una telecamera CCD, acquisisci e salva le immagini del profilo della goccia d'acqua, misura ogni angolo di contatto in modo indipendente in ciascuno dei siti laser. Quindi carica le immagini nell'immagine J e usa il plug-in di analisi delle gocce drops snake per stimare e calcolare la media dei valori dell'angolo di contatto.

Inizia trasformando le immagini in immagini in scala di grigi. Quindi, delinea il contorno della goccia da sinistra a destra per inizializzare il serpente. Accetta la curva che collega questi nodi e fai evolvere la curva premendo il pulsante del serpente.

Ripetere questo processo per ogni gocciolina di cui è stata creata l'immagine. Calcola il valore medio dell'angolo di contatto da quattro siti irradiati con laser su campioni diversi per eseguire la spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Inizia caricando i campioni nella camera a vuoto e tirando un vuoto di uno per 10 fino al nove negativo.

Tor acquisisce quindi i dati di indagine della superficie in modalità di energia costante di 50 elettronvolt passa-energia. Mira a un'area di 220 micron per 220 micron utilizzando un'emissione K alfa di alluminio prodotta da ebeam di 150 watt di potenza. Successivamente, acquisisci scansioni ad alta risoluzione dalla stessa area analizzata utilizzando un'energia di passaggio di 20 elettronvolt.

Infine, elaborare gli spettri acquisiti con il software di quantificazione appropriato in conformità con le specifiche del produttore. Questi risultati dell'angolo di contatto sono stati acquisiti dopo un'esposizione media di 10 minuti a soluzioni di perossido di idrogeno. L'angolo di contatto diminuisce con l'aumentare del numero di impulsi per tutte le diverse concentrazioni di perossido.

L'angolo di contatto minimo di circa 15 gradi è stato ottenuto utilizzando sia 0,02 che 0,01%Soluzioni di perossido di idrogeno a 500 impulsi I dati di spettroscopia fotoelettronica a raggi X mostrano che le quantità di biossido di silicio e idrossido di silicio sul sito irradiato da un laser al fluoruro di kripton sono maggiori di quelle sulle aree non irradiate. Poiché le superfici rivestite con biossido di silicio hanno un angolo di contatto minimo compreso tra 45 gradi e 50 gradi e gli strati di idrossido di silicio hanno un angolo di contatto minimo di 13 gradi. Il monostrato di idrossido di silicio super idrofilo è molto probabilmente responsabile della diminuzione dell'angolo di contatto nei campioni irradiati.

Poiché le nanosfere fluorescenti rivestite di biotina sono immobilizzate preferibilmente su superfici siliconiche idrofobiche non irradiate, il motivo della foglia d'acero osservato sullo sfondo verde indica l'area di una superficie fortemente idrofila fabbricata dal laser KRF. Durante il tocco di questa procedura, è importante ricordare di ridurre al minimo l'ossidazione dovuta all'esposizione all'aria e ridurre la generazione di bolle durante l'irradiazione laser Seguendo questa procedura. Altri metodi che utilizzano, ad esempio, lampade UV potrebbero anche essere studiati per superfici chimicamente modificate con capacità dei materiali.

Il potenziale vantaggio di questo metodo sta nella sua capacità di trasformare una superficie in silicone da idrofobica a idrofila e viceversa senza rimuovere l'onda da una camera di lavorazione. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in circa 30 minuti a seconda della complessità del modello per la modifica selettiva dell'aria. Quindi, dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare la luce uuv di un laser per eczema per controllare con capacità la superficie in silicone all'interno di aree selezionate.

Non dimenticare che lavorare con la luce UV può essere estremamente pericoloso e l'equipaggiamento protettivo UV dovrebbe essere sempre utilizzato durante l'esecuzione di questa procedura. Anche lavorare con l'acido fluoridrico è pericoloso e richiede l'uso di guanti di gomma e dispositivi di protezione facciale.