任意の基板上の垂直配向小分子有機ナノワイヤーの超高密度アレイ

この手順の全体的な目標は、多孔質テンプレート内に垂直に整列した有機ナノワイヤの配列を作製することです。これは、最初にアルミホイルの表面を研磨するか、任意の基板上にアルミニウムの薄膜を堆積させることにより、陽極酸化する基板を準備することによって達成されます。2番目のステップは、任意の基板上に堆積した研磨されたアルミニウム箔またはアルミニウムの薄膜を陽極酸化することです。

最後のステップは、新しい遠心分離機支援テンプレートウェディングを使用して、テンプレートの細孔に有機材料を堆積させることです。最終的に、走査型電子顕微鏡を使用して、航海型酸化アルミニウムテンプレートの細孔内に有機ナノワイヤが存在することを示します。この方法のアイデアは、従来のテンプレート湿潤法を使用して陽極アルミニウムテンプレートの細孔を埋めるのに苦労したときに最初に生まれました。

私は、遠心分離機の遠心力を利用して、溶液が細孔に浸透するのを押すか、または補助することにしました。まず、厚さ250マイクロメートルの高純度未研磨アルミニウムのシートを約2センチ×2センチメートルで切り取り、少数のシートと硝酸エッチングのビーカーを80°Cで5分間浸した後、ホイルを水に浸し、1モルの水酸化ナトリウムに20分間入れて中和します。その後、イオン化水でホイルをすすぎます。

次に、研磨されたアルミニウムシートを平らなセルにロードし、3%シュウ酸で満たします。次に、陽極酸化後、シートを40ボルトのDCバイアスで15分間陽極酸化し、サンプルを摂氏60度のクロムリン酸エッチングのビーカーに約30分間浸します。最初の酸化物層を除去するには、フラットセル内のホイルを再調整し、以前に陽極酸化された同じ領域が再び電解液にさらされ

3%シュウ酸を使用して、40ボルトDCで2.5分間陽極酸化プロセスを繰り返します。バイアスは、室温でA A Oテンプレートを5%リン酸に浸してナノポアの底部のバリア層を薄くし、40分後にナノポアの直径を約60〜70ナノメートルに広げ、ビーカーからテンプレートを取り出してイオン水ですすいでください。次の多層システムをきれいなガラスに順番に堆積します。

20ナノメートルの二酸化チタンを原子層堆積法で、金7ナノメートルのスパッタリング法、1マイクロメートルのアルミニウムをスパッタリング法でスライドさせます。真空チャンバーからサンプルを取り出した後、陽極酸化するアルミニウムの薄膜の表面に箔電極を取り付けます。導電性銀エポキシを使用して、サンプルをフラットセルにロードし、3%シュウ酸を充填します。

次に、フラットセルからサンプルを除去せずに、アルミニウム薄膜を30ボルトDCバイアスで4分間陽極酸化します。細胞を脱イオン水で洗い流します。60°Cのchクロムリン酸エッチングをフラットセルに注ぎ、1時間置いておきます。

その後、前述の条件を使用して陽極酸化とエッチングの手順を繰り返します。脱イオン水ですすいだ後、細胞に3%シュウ酸を満たし、前と同じ条件で最後に陽極酸化します。システムの電流を監視し、電流の急激な増加が観察された場合は陽極酸化を停止します。

次に、室温でテンプレートを5%リン酸に浸すことにより、不十分な拡幅ステップを実行します。40分後、ビーカーからテンプレートを取り出し、脱イオン水ですすいでください。テンプレートを遠心分離管の底にロードし、陽極酸化領域が試験管の上部を向くようにします。

ピペットを使用して、各テンプレートが完全に水没するように、試験管に十分なPCBM溶液を充填します。次に、試験管を遠心分離機にロードし、6, 000 RPMで5分間実行します。遠心分離機が停止したら、試験管をアンロードし、PCBM溶液を注ぎます。

試験管からテンプレートを取り出し、乾かすために取っておきます。前の手順を繰り返して、合計5〜10回の遠心分離機の実行が行われたことを確認します。最後に、試験管の底から各サンプルを取り出し、ここに示されている画像で証明されているように、トルエンを浸した綿棒を使用して表面を優しく清掃します。

この遠心分離機支援ドロップキャスティング法は、連続したナノワイヤを生成します。a a Oテンプレートの細孔の内側に製造されたナノワイヤは、垂直に整列し、均一で、キャップ付きの底部で互いに電気的に絶縁されています。これは、いくつかの異なる基板上にうまく製造できるため、これらの構造を多くの異なるデバイスに適用できる可能性があります。

さらに、細孔内部の材料がPCBMであることを確かめるために、フィールドテンプレートのナノワイヤーラーメン分光法を行った。ラーメンのデータは、文献で見つかったPCBM薄膜およびより完全なリングのスペクトルと比較されました。14 30、14 63、1577の逆センチメートルでピークが観測され、それぞれTワン、Uフォー、Gツー、HGエイトの各モードに対応している。

これらの数値は、同じ各モードの手付かずのPCBMの14、29、14、70、および1575の逆センチメートルの文献値とよく一致します。さらに、これはナノワイヤーの形状によるラーメンのピークに大きなシフトがないことを示しており、この手順を実行する前に、細孔内にPCBMナノワイヤーが存在することを確認しています。金属ナノワイヤの電着や薄膜金属のスパッタリングなどの他の方法を使用して、スピントロニクス、Optive、エレクトロニクス、太陽光発電、化学センシング、メタマテリアルなどのアプリケーション向けのデバイスを製造できます。