Name: シングルGaNナノ細線デバイスのための接触界面の解析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: 学ぶ、GaNナノ細線デバイスのNi/Au接触界面を解析する手法。カーボンテープを用いて接触金属膜を基板から除去し、走査型電子顕微鏡で界面の空隙形成を評価する技術です。

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

著者は、彼らの支援のためにコロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所の量子エレクトロニクスとフォトニクス事業部内の個人を認識したいと思います。

これらの実験で使用したGaNナノワイヤは、Siの（111）基板9上に触媒を含まない分子線エピタキシー（MBE）によって成長させた。として成長したナノワイヤを有する基板からNW懸濁液を調製するための一般的な手順を図1に示されている。 1。ナノワイヤ懸濁製剤<ol><li>基板上に、成長したナノワイヤの小さい（&lt;5ミリメートル×5ミリメートル）の部分を切断する。 </li><li>イソプロパノール約1ミリリットル（IPA）で小さな栓をしたバイアルを埋める。 </li><li>基板からナノワイヤを除去するために約30秒間、キャップと超音波処理を閉じ、バイアルに切断された作品を配置します。一旦調製し、NW懸濁液は長期間生存可能のままである。 </li></ol> 2。基板準備使用される基板は、両面に熱成長SiO 2を 200nmのと（ρΩ〜0.001〜0.005 cm）の3インチのSiウエハ高濃度である。 <ol><li>エレメントの場合ctricalシリコン基板へのコンタクトが望まれている、以下の条件で、RIEエッチング装置を用いてウェハの裏面から酸化物をエッチング除去、O 2流量= 20 SCCM、CHF 3流量= 50 SCCM、-240 Vのバイアス、120 W 20分。このステップは、電子顕微鏡の間に試験片の充電を避けることができます。 </li><li>酸化物エッチング後は、5分間のアセトンを約100mLと千ミリリットルビーカーに三脚ホルダーを使用して、裏向きに浸すことできれいなウェーハ。 </li><li>アセトンからウェハを取り出して、すぐに廃溶媒のために使用される空の千ミリリットルのビーカー上で、IPAの噴出ボトルを使用して、ウエハの両面を洗い流してください。 </li><li> IPAを使用してステップ2を繰り返します。 </li><li>溶剤の廃棄物のビーカーの上に脱イオンH 2 Oでウェハを洗浄手順3を繰り返します。 </li><li>脱イオンH 2 Oを使用して、手順2を繰り返します</li><li>圧縮された乾燥N 2を用いてウェハの乾燥を吹く。 </li></ol> 3。ナノワイヤ散布<ol><li>クリーンWを切断4等しい4等分のafer。各四半期には、 図2AおよびBに示す一般的な地域で、その上に堆積した3接点パターンを持つことになります。 </li><li>懸濁液中で均一NW濃度を得るために分配する前NW懸濁液のバイアルを超音波処理。 </li><li>希望のドロップサイズ（3月30日μL）にマイクロピペットを設定し、バイアルから北西サスペンションを描く。 </li><li>分散のために使用される基板片（¼ウェハ）に乗り、NW懸濁液をエッジに離れて移動しないように、それがレベルであることを確認してください。 </li><li>接触パターンが堆積される一般的な領域におけるSi基板の（酸化）前面にNW懸濁液を分配する。同じエリアにあるNW懸濁液の場合は必要に応じて、金追加ドロップ、前回のドロップから溶媒を完全に蒸発した後。 </li><li>コンタクトパターンはである他の2分野について、手順3.4。以上から、NWサスペンションを分配しないでください交差汚染を避けるために、単一の基板片（¼ウェハ）上の1の成長ランより。基板上へのNW懸濁液の分散は、 図2CおよびDに示されている。 </li><li> NW懸濁液の最終滴が蒸発した後、三脚ホルダーに試料を下向きに配置し、穏やかに不要な不純物を除去するためにアセトンとイソプロパノールの連続浴に浸し。脱イオンH 2 Oですすぎ、そしてN 2で乾燥吹く。噴出ボトルを使用したり、表面からのNWの過剰除去を避けるためにこの洗浄工程中に溶剤を超音波処理しないでください。 </li></ol> 4。接触パターンのフォトリソグラフィ 〜20°Cと約40％の相対湿度の周囲条件を有するクリーンルーム内で接触パターンを作成するために標準的なフォトリソグラフィ技術を使用する。マスクアライナーの強度（4.6ステップ）、露出時間（ステップ4.8）と時間（ステップ4.9）を開発、機器依存のAになりますndは約0.5μmのアンダーカットリフトオフレジストで最大のパターン定義（LOR）を生成するために調整されるべきである。 <ol><li>スピンリフトオフは45秒（2）2,000 rpmで10秒間（1）を300rpmの二段階のレシピを用いて試料上にレジスト。 </li><li> 150〜170℃で5分間焼くホットプレート上のサンプルを配置</li><li>サンプルを取り外し、30秒間冷却した後、45秒間5,000 rpmで3秒（2）のために（1）を1,000 rpmの2段階のレシピを用いてフォトレジストの上で回転させます。 </li><li> 115℃で1分間焼くホットプレート上のサンプルを配置</li><li>サンプルは1分間冷却してください。 </li><li> 〜1.90 MW / cm 2の光強度にマスクアライナーを校正します。 </li><li>インストールされて接触パターンのための適切なマスクで、マスクアライナにサンプルをロードします。 </li><li>マスクに接触したサンプルを持参し、24秒間のサンプルを公開します。 </li><li> 21秒間の現像液のビーカーにサンプルを回転させることによってフォトレジストを開発しています。 </li><li>脱イオンH 2 Oですすぎ、乾燥ワットを吹くN 2番目。 </li></ol> 5。以前は金属堆積の試料の前処理 H 2 O浴：金属堆積のための電子ビーム蒸発器にサンプルをロードする前に、パターン化されたウエハーをUVオゾン処理し、HClを得た。 <ol><li> 80 SCCMの超高純度のO 2流量で10分間のUVオゾン発生器にロードしたサンプル。 </li><li>後のUVオゾン処理、塩酸の代わりサンプル：室温で1分間、H 2 O（1:10）溶液。 </li><li>脱イオンH 2 Oでサンプルをすすぎ、N 2でゆっくりと乾燥吹く。 </li></ol> 6。お問い合わせ金属の電子ビーム蒸着<ol><li>すぐに前処理した後、電子ビーム蒸着装置内のネジを使用して、プラテンとクリップと安全なプラテンにサンプルをマウントします。十分なNiとAuを蒸着のために利用可能であることを確認してください。 </li><li>圧力は1.3×10 -3、P以下になるまでチャンバーをポンプダウン（1μTorr）は（一​​晩ポンプが必要になる場合があります）。 </li><li> 10 kVの高電圧を設定し、5 rpmでのサンプルの回転を始める。シャッターが閉じていることを確認します。 </li><li>ニッケルるつぼを選択して、結晶数のモニターにニッケルのためのパラメータを入力します。預金は50nm〜0.1ナノメートル/秒の蒸着速度でのNi（500Å）。 </li><li>ニッケル源が十分に（〜15分）を冷却した後、金坩堝に切り替えたAuのものにパラメータを変更し、〜0.1nm /秒の成膜速度で金の堆積は100nm（1,000Å）。 </li><li>金坩堝（〜10分）を冷却した後、チャンバーベント、サンプルプラテンをアンロードします。金属の厚さが不明な場合には、Ni / Auから厚さを決定するためにプロフィルを使用しています。 </li></ol> 7。コンタクトメタルリフトオフ<ol><li>プラテンからサンプルを取り出して、フォトレジスト上に堆積した金属をリフトオフする数時間室温でフォトレジスト剥離浴に配置します。所望であれば、ACCELEに周り50〜60℃に浴温度を上昇させる率リフトオフ。 </li><li>金属が完全に外れない場合は、強制的に表面から残りの望ましくない金属を除去するリムーバーPGの噴出ボトルを使用しています。これはナノワイヤーは、金属から自由になることがありますので、サンプルを超音波処理しないでください。 </li><li>溶剤の廃棄物のビーカーにIPAでサンプルからリムーバーPGを洗い流し、清潔なIPAをビーカーにサンプルを配置します。 </li><li>その後、繰り返し脱イオンH 2 Oを用いて、ステップ7.3とは、N 2を使用してサンプルの乾燥を吹く。 </li></ol> 8。接触アニールアニールされたデバイスと、これらを比較するために、コンタクトアニール前の試験装置。プロセスガスとして超高純度のN 2 / O 2（3:1）で急速熱アニール（RTA）を用いたNi ​​/ Au膜のコンタクトアニールを行う。 <ol><li>金属接点が堆積後に平衡に達している確実にするために、サンプルをアニール前の接触金属を除去した後、少なくとも24時間待ってください。 </li><li&gt;任意のサンプルなしで5分間650℃の温度で、N 2 / O 2を実行して、RTAをパージします。 </li><li>負荷サンプルと1.4 SLPMにN 2 / O 2の流量を調整する。 </li><li> 10分間550℃でアニールサンプル。昇温速度は、約500°C /分であった。 </li></ol> 9。にNi / Au膜除去のNi / Au膜の除去が破壊的なプロセスであるため、デバイスは典型的に画像化し、この工程の前にテストされる。のNi / Au膜を除去するための手順は、 図3に示されている。 <ol><li>にNi / Au膜を除去する前に、コンタクトアニール後少なくとも24時間待ってください。 </li><li>関心領域からのサンプルの一部を切断する。サンプルのサイズは、関心のある領域に触れることなくピンセットで端をつかむためには十分な大きさであることを確認します。 </li><li> SEMピンスタブはマウントが容易に移動または取り出すことができるようなホルダーにマウント固定する。 </li><li> Cの一部を配置マウント表面に平らなonductiveカーボンテープ。カーボンテープ片が除去される膜の面積よりも大きくなければならない。取付面の正確な大きさである導電性カーボン]タブでは、このアプリケーションに非常に適しています。じっくりと表面はできるだけ平滑であることを確認するためのマウント面にカーボンテープまたはタブを適用します。 </li><li>それがしっかりと実装面に付着されるように、指を使って、テープの裏を取り外す前に、テープを強く押してください。テープをサンプルに外れないように、これは非常に重要です。 </li><li>切断された試験片を取り、優しくピンセットで扱うために使用した試料の面積は、エッジ（ 図3A）をオフにぶら下がっているように、マウントの縁に沿ってカーボンテープ上に直接関心領域を置く。サンプルは、テープ上に配置された後にNi / Au膜を破壊しないようにするために再配置するためにそれを削除しないでください。 </li><li>しっかりと下に押して、試料の背面に鉗子（ 図3B）を用いて。これは、試料が破断する可能性があるため、マウントエッジの周りに試料上にあまりにもハード押さないように注意してください。 </li><li>基板を除去するには、清潔なかみそりの刃またはメスを取り、優しくサンプル（ 図3C）の縁に沿って基板とテープの間にそれを微調整。慎重に基板が簡単にピンセットでそれをつかんで引き剥がすことができるようになるまでもう少しかみそりの刃を毎回少しずつ動かし、このプロセスを繰り返します。あまりにも多くの力を利用して、サンプルを破ることができる。基板と抜けテープを保つために、（ 図3C）基板をこじ開け際に、基板に隣接しているテープの領域にピンセットまたはプローブを配置します。アニールされたNi ​​/ Au膜は、テープ（ 図3D）に付着したままにしてください。平均して、このステップが完了するのに約1分かかります。 </li><li>画像、できるだけ早くので、SEMを使用して、新しく削除にNi / Au膜それが汚染される前に、フィルムの新しく公開されたインターフェースを観察するのです。 </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>

利害の対立がないと宣言。

提示された技術は、接触/基板と単NW·デバイスの接触/ NW微細構造の分析を可能にする。この技術の主な利点は、低コストとシンプルさです。これは、基板との大規模なだけでなく、個々のNWとサブマイクロメートルスケールでの接触界面の定性的および定量的分析を可能にする。試料取付用膜除去及びSEMピンスタブのカーボンテープを用いることにより、分析がクリーン低圧環境を必要と特性評価技術を使用してのために作る。インタフェースの形態を画像化するSEMの使用に加えて、多数の他の特徴付け技術は、EDS、X線光電子分光法（XPS）、オージェ電子分光法（AES）および原子間力顕微鏡（AFM）を含めて、使用することができる。 NW散布手順に対する1つの可能な変更は、特定のロケーションズを示して前分散、基板にパターンをエッチングすることであろう各接点パターンは、NW懸濁液のより正確な配置のための順序でされる場所の上。これは、プロセスの複雑さだけでなく、残留汚染の可能性が高く、余分な処理ステップが必要になります。 NWの分散処理のための別の問題は、分散させるNW懸濁液の量である。具体的な量は、接触パターンの大...

単一NWデバイスは、絶縁基板上にNW懸濁液を分散させ、ランダムに形成された二端子デバイスをもたらす従来のフォトリソグラフィおよび金属堆積を介して、基板上の接触パッドを形成することによって作製される。 Siウエハ上に厚いSiO 2膜は、典型的には、絶縁性基板1,2として使用される。 SiO 2表面上に堆積された金属は、熱処理に起因する共通の問題は、金属/ SiO 2界面におけるボイドの発生である。割れや金属膜の剥離に加えて、このボイドの形成は、負の接触面積の減少による抵抗の増加によるデバイス性能に影響を与えることができる。 2 / O 2雰囲気、Nで酸化にNi / Auコンタクトは、p型GaN 3-7に適用される主要な接触方式である。 N 2 / O 2中での熱処理中に、NiをNiOとを形成するために表面に拡散し、Auが拡散するまで基板表面。 本研究では、接触/ NWおよびコンタクト/ SiO 2の界面での過度のボイド形成をSiO 2 8上のナノワイヤへのNi / Auから接点のアニール中に起こることが示された。アニールされたNi / Au膜の表面形態は、しかしながら、空隙の存在またはボイドが発生した程度を示すものではない。この問題に対処するために、我々は、基板とナノワイヤとの接触界面を分析するためのSiO 2 / Si基板からのNi / Auの接点とGaNナノワイヤを除去するための技術を開発した。この技術は、基板への密着性が悪い任意の接触構造を除去するために使用することができる。それらの中に埋め込 ​​まれたGaNナノワイヤを有するNi / Au膜を、カーボンテープを有するSiO 2基板から除去される。カーボンテープは、いくつかの他のツールと​​一緒に、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、特徴づけのための標準ピンマウントに接着されている。 FABの詳細な手順GaN単NWデバイスのrication及びそれらの接触界面の形態の分析が記載されている。

<table><tbody><tr><td colspan="4">試薬と材料</td></tr><tr><td>リフトオフレジスト</td><td>MicroChem</td><td>LOR 5A</td><td>アプリケーションにより異なる</td></tr><tr><td>フォトレジスト</td><td>Shipley</td><td>1813</td><td>アプリケーションにより異なる</td></tr><tr><td>開発者</td><td>ローム・アンド・ハース電子材料</td><td>MF CD-26</td><td>アプリケーションにより異なる</td></tr><tr><td>フォトレジスト剥離剤</td><td>MicroChem</td><td>ナノリムーバー PG</td><td>用途により異なる</td></tr><tr><td>Ni source</td><td>International Advanced Materials</td><td>純度 99.999%</td><td></td></tr><tr><td>純度 Au source</td><td>International Advanced Materials</td><td>99.999% 純度</td><td></td></tr><tr><td>SiO2/Si ウェーハ</td><td>シリコンバレー マイクロエレクトロニクス</td><td>3インチ <100> N/As 0.001-0.005 Ω-cm, 200 nm 熱酸化物</td><td></td></tr><tr><td>カーボンテープ</td><td>SPI 供給</td><td>5072, 8 mm 幅</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">溶剤は標準的な半導体または研究グレードです。ベンダーは実験結果にとって重要ではありません。</td></tr><tr><td colspan="4">反応性イオンエッチングガスと熱アニールガスは高純度グレードです。ベンダーは実験結果にとって重要ではありません。</td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>超音波洗浄機</td><td>Cole-Palmer</td><td>EW-08849-00</td><td>低電力</td></tr><tr><td>マイクロピペット</td><td>レイニン</td><td>PR-200</td><td>計量、廃棄のヒント</td></tr><tr><td>反応性イオンエッチャー</td><td>SemiGroup</td><td>RIE 1000 TP</td><td>他のベンダーも異なるプロセスパラメータで使用</td></tr><tr><td>マスクアライナー</td><td>カール・サス</td><td>MJB3</td><td>他のベンダーも異なるプロセスパラメータで使用</td></tr><tr><td>UVオゾンクリーナー</td><td>Jelight</td><td>Model 42</td> 他の<td>ベンダーも異なるプロセスパラメータで使用</td></tr><tr><td>Eビーム蒸発器</td><td>CVC</td><td>SC-6000</td> 他の<td>ベンダーも異なるプロセスパラメータで使用</td></tr> <tr><td colspan="4">* メーカー名と製品名は完全を期すためだけに示されています。これらの特定の引用は、NISTによる製品の推奨を構成するものではなく、他の企業の同様の製品があまり適切ではないことを意味するものでもありません。</td></tr></tbody></table>

シングルganナノ細線デバイスのための接触界面の解析

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

SiO 2の上に製造されたGaN単ナノワイヤ（NW）デバイスは、接触/ SiO 2界面でのボイド形成の発生により、アニール後の強力な劣化を示すことができる。このボイド形成は、亀裂や抵抗を増加させるか、NW機器の完全な故障につながることができ、金属膜の剥離が発生する可能性があります。ボイド形成に関連する問題に対処するために、この技術は、コンタクト/基板とGaN単NWデバイスの接触/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、基材からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。この手順は、基板とナノワイヤとの接触膜の密着度を決定し、基板とナノワイヤーとの接触界面の形態および組成物の特徴付けを可能にする。この技術は、NW懸濁液aから残る残留汚染の量を評価するために有用であるND NW-SiO 2表面上のフォトリソグラフィ工程から前金属堆積。この手順の詳細なステップは、SiO 2基板上にMgドープGaNナノワイヤにアニールしたNi ​​/ Auの接点の除去のために提示されています。

カーボンテープを用いて、SiO 2基板から除去焼きなましのNi / Au膜上のSEM分析の例を図4に示す。除去前にNi / Auからコンタクトの表面は、 図4Aに示されている。除去後、その特定のNi / Au膜の同じ領域の下側は、図4Bに示されている。両者の関係が存在する場合に表面と裏面形態の比較を判断するのに役立ちます。二つの画像を比較すると、例えば、それは（a）の中の暗点の（b）で暗い特徴と一致することがわかる。より高い倍率で、Ni / Auから下面形態の重要な特徴を識別することができる。エネルギー分散分光法（EDS）の使用と共に、下面形態の異なる特徴の組成を決定するために、アニール後のSiO 2上のNi / Au膜の一般的な構造を確認することができる。プロペンあっ除去したNi / Au膜RLY調製された、 図4Cの低い倍率で示されている。ボイド形成は膜全体で均一であり、膜の割れや断線が発生していない。 図4Dは、不十分に...

技術は、単一のGaNナノワイヤーデバイスの接触/基板とコンタクト/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、それらの基質からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。

シングルGaNナノ細線デバイスのための接触界面の解析

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

本手順の全体的な目的は、単一の窒化ガリウムナノワイヤデバイスにおける、コンタクト基板およびコンタクトナノワイヤの界面の検査と特性評価を可能にすることである。これは、まずナノワイヤ懸濁液を調製し、それを基板上に分散させることで達成される。次のステップでは、ナノワイヤ上にニッケル金コンタクトを堆積させ、その後、試料をアニールする。最終ステップは、カーボンテープを用いて、基板からニッケル金コンタクトを剥離して除去することです。最終的に、走査電子顕微鏡を用いて、コンタクト界面に空隙（ボイド）が形成されていないかを確認します。この手法は、半導体ナノワイヤの加工方法に関する疑問を解決するのに役立ちます。特に、この方法は金属コンタクトがナノワイヤおよび周囲の基板にどの程度密着しているかを評価する手段となります。ナノワイヤの分散およびフィルム転写の手法は、取り扱いや配置の細かな点によって収率に大きな影響が出るため、習得が難しい場合があります。そのため、本手法を視覚的に実演することは重要です。SEMでサンプルを観察していた際、金属コンタクトの一部が基板から剥がれ始めている領域があることに気づきました。詳しく観察したところ、接点の下面に非常に変わった形態があることに気づきました。そこで、この下面の形態をより詳細に観察するために、次のような手法を開発しました。まず、1 1 1 シリコン基板上に成長させた窒化ガリウムナノワイヤの一部を小さく切り出し、1 mL のイソプロパノールを入れた小さなバイアルに入れます。バイアルを 30 秒間ソニケーションし、ナノワイヤを固定基板から分離させます。次に、三脚ホルダーを用いてシリコンウェハをアセトンに裏向きに浸し、洗浄します。5分後、ウェハをアセトンから取り出し、イソプロパノールの洗浄瓶を用いてウェハの両面をすすぎます。続いて、100 millilitersのイソプロパノールを入れたビーカーにウェハを浸します。5分後、ウェハーを取り出し、脱イオン水で洗浄した後、別の脱イオン水を入れたビーカーに入れます。水中で5分経過後、ウェハーを取り出し、窒素気流で乾燥させます。再び、ナノワイヤーの入ったバイアルを30秒間ソニケーションします。次に、洗浄済みクォーターウェハーの酸化表面にある3つの領域に、溶液を30 µLずつピペットで分注します。この際、ナノワイヤ懸濁液が端に移動しないよう、ウェハーが水平であることを確認してください。ナノワイヤ懸濁液の最後の滴が蒸発した後、サンプルをアセトンとイソプロパノールのバスに順次浸し、不要な不純物を除去します。その後、1/4ウェハを脱イオン水で洗浄し、窒素で乾燥させます。洗浄工程において、洗浄ボトル（スクイートボトル）の使用や溶媒の超音波洗浄は行わないでください。表面からのナノワイヤの過剰な脱落を防ぐため、LOR 5Aリフトオフ層を形成します。ナノワイヤーが分散したシリコンウェハーの上に1〜2 mLのレジストを滴下し、まず300 RPMで10秒間、次に2000 RPMで45秒間スピンコートします。スピン後、MicroChem Nano EBR PGを用いてサンプルの端からLOR 5Aの残りを除去します。その後、サンプルをホットプレートに移し、150〜170 °Cでベークします。5分後、サンプルをホットプレートから取り出し、30秒間冷却します。冷却後、サンプルをスピンコーターに戻し、表面を覆うようにMega Deposit SPR 610.0フォトレジストを1〜2 mL添加します。3000 RPMで35秒間、サンプルにスピンコートを行います。その後、サンプルをホットプレートに移し、95 °Cで1分間ベークします。次に、マスクをセットし、続いてサンプルをマスクアライナーにロードします。240 mJ/cm²の用量でサンプルを露光します。次に、顕像液であるmicro posit MF 26を満たしたビーカーの中でサンプルを回転させ、約60秒間、または完全に現像されるまでフォトレジストを現像します。現像後、サンプルを脱イオン水で洗浄し、窒素気流で乾燥させます。サンプルをUVオゾン発生装置に入れ、装置内に超高純度酸素を80 standard cubic centimeters per minuteの流量で流しながら、10分間オゾン照射を行います。OZゾーン処理後、サンプルを10%塩酸混合液に室温で1分間浸します。その後、サンプルを取り出して脱イオン水で洗浄し、窒素気流で乾燥させます。乾燥したサンプルを、ネジとクリップで白金台に固定して電子ビーム蒸着装置に取り付けます。次に、プラチナを電子ビーム蒸着機に取り付け、ニッケルと金のるつぼを装置内にロードします。チャンバー内を1 µTorr以下になるまで排気します。ポンプの性能により、これには数時間から一晩かかる場合があります。次に、高電圧を10 kilovoltsに設定し、シャッターが閉じていることを確認して、サンプルを5 RPMで回転させます。次に、ニッケルるつぼを選択し、堆積速度を0.1 nanometers per secondに設定して、サンプル上に500 nanometersのニッケルを堆積させます。完了後、ソースを15分間冷却させ、その後、金るつぼに切り替えます。金堆積速度を0.1 nanometers per secondに設定し、サンプル上に100 nanometersを堆積させます。堆積が完了したら、金のるつぼが冷却されるまで10分間待ち、その後チャンバーをベントしてサンプルPlatinを取り出します。PLAからサンプルを取り出し、フォトレジスト浴に入れます。室温で数時間ストリッパーに浸し、フォトレジスト上に堆積した金属をリフトオフします。必要に応じて、バスの温度を50から60 °C付近まで上げて加速させます。数時間後にリフトオフを行い、金属がフォトレジストから分離したかを確認してください。ピペットまたは洗浄ボトルを用いてフォトレジスト剥離剤を滴下し、表面に残っている不要な金属を強制的に除去します。次に、サンプル全体をイソプロパノールで洗浄し、続いて脱イオン水で洗浄します。その後、窒素でサンプルを乾燥させ、アニール処理を行うまで少なくとも24時間放置します。次に、サンプルを入れない状態で、窒素と酸素を3:1の比率で、流量1.4 liters per minute、温度650 °Cにて5分間、急速熱アニール装置内をパージします。続いて、温度を550 °Cまで下げます。サンプルをロードし、10分間アニールします。まず、カーボンテープをSEMピンスタブマウントの上に、できるだけ平滑になるように慎重に貼り付けます。テープの剥離紙を取り除く前に、指でテープを強く押し付け、マウントにしっかりと密着させます。試料を取り、関心領域をマウントの端に沿ってカーボンテープの上にそっと置きます。この際、ピンセットで把持していた試料の部分がマウントの端から外に突き出すように配置してください。サンプルをテープに配置した後は、位置調整のために取り外さないでください。フィルムを破損させないよう、ピンセットを使用してサンプルの背面をしっかりと押し付けてください。台座の端付近を強く押しすぎるとサンプルが破損する可能性があるため、注意してください。次に、清潔なカミソリの刃またはメスを使用して、基板がピンセットで簡単に剥がれるようになるまで、サンプルの端に沿って基板とテープの間に静かに差し込みます。強い力を加えすぎるとサンプルが破損したり、基板と一緒にテープが剥がれたりする可能性があるため注意してください。ピンセットを、基板に隣接するテープの領域に当てます。剥離させる際、剥がれたニッケルゴールド膜はテープに付着したままにする必要があります。膜が汚染される前に、新しく露出した界面を観察するため、可能な限り速やかにSEMを用いて、新しく除去されたニッケルゴールド膜を観察してください。ここでは、カーボンテープを用いて二酸化ケイ素基板から剥離させる前後のAlニッケルゴールド膜のSEM画像を示します。右側のサンプルは金属堆積前に洗浄を行っておらず、残留汚染によって不均一なボイド分布が生じ、水疱に似た大きなマクロボイドが形成されています。この手法の重要な応用例の一つは、二酸化ケイ素上に分散させたナノワイヤに蒸着させたニッケル金薄膜の裏面をCM像として観察し、接点ナノワイヤ界面の形態を解析することです。ここではシリコン基板が示されています。右側に示されているような高倍率画像を用いることで、接点ナノワイヤ界面の検討が可能になります。右下のSCM画像ではナノワイヤが消失しており、これによりコンタクトと消失したワイヤの間の界面をより容易に研究することが可能になります。この残留汚染が存在すると、コンタクト基板界面で観察されるボイドの数が大幅に増加する可能性があります。コンタクト基板界面におけるボイド形成の程度を定量化することで、さまざまな洗浄方法の有効性を評価することができます。これらの実験では、二酸化ケイ素上にニッケル金（nickel gold）を堆積させる前の、残留汚染物質を除去するためのさまざまな洗浄方法の有効性に焦点を当てました。これにより、金属の堆積前にUVO ZoneおよびHCL洗浄を行うことの明白な利点が示されています。このビデオを視聴することで、本手順を用いて、新しい基板上にナノワイヤを分散させ、ナノワイヤにニッケル金属接点を形成し、そしてナノワイヤの接合界面を調べるために金属接点を除去する方法について、十分に理解できるはずです。層の組成などの追加的な疑問を解決するために、エネルギー分散型X線分光法などの追加的な手法を用いることができます。

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

Research

JoVE Journal

Engineering

工学

我々は、デバイス作製およびカーボンナノチューブ系高周波バイオセンサーの測定プロトコルを説明する。高周波センシング技術は、基本イオン（デバイ）遮蔽効果を緩和し、ナノチューブバイオセンサーは、従来の電子バイオセンサが失敗し、高イオン強度溶液で動作することを可能にする。当社の技術は、ポイントオブケア（POC）生理学的に適切な状態で動作する電子バイオセンサーのためのユニークなプラットフォームを提供します。...

高イオン強度ソリューションで感知するためのカーボンナノチューブ高周波ナノエレクトロニクスバイオセンサーの作製

本論文では、ガリウム砒素ヘテロ構造上のゲート定義の半導体量子ドットの横の詳細な製造プロトコルを提示します。これらのナノスケールのデバイスは、量子情報処理やコヒーレントコンダクタンス測定などの他のメゾ実験のための量子ビットとして使用するためのいくつかの電子をトラップするために使用される。...

ゲート定義のGaAs / AlGaAs系横量子ドットのナノファブリケーション

シリコン界面の表面ドーピングの詳細な手順が提供されています。超浅面ドーピングは、リン含有単分子膜と迅速なアニーリングプロセスを使用することによって実証されます。この方法は、巨視的な領域表面だけでなく、ナノ構造のドーピングにも使用できます。...

有機リン化合物を用いたシリコン表面およびナノワイヤの単層接触ドーピング

銀ナノワイヤーは、電子と光学情報を表面プラズモンの形で同時に輸送することができます。ここでは、このような共有回路を実現するための手順を説明し、両方の情報キャリアを伝播する際の制限を評価します。...

通電銀ナノワイヤにおけるプラズモニック輸送の評価

私たちは、異なる厚さを持つ二セレン化モリブデン(MoSe2)層半導体ナノ構造のデバイス製造と電気的特性評価のためのアプローチについて説明します。また、白金(Pt)をコンタクトメタルとして用いた集束イオンビーム蒸殿法によるMoSe2層ナノ結晶のオーミックコンタクトの作製についても述べる。...

レイヤ半導体ナノ構造のための集束イオンビーム技術と電気的評価を使用したオーミックコンタクト製作

低温で垂直に整列したカーボンナノチューブの成長方法と、その後の半導体製造による垂直相互接続電気試験構造の作製方法が紹介されています。...

半導体技術との互換性低温カーボンナノチューブ垂直相互接続の作製

私たちは、ポリシリコンナノワイヤ電界効果トランジスタを使用したバイオセンシングの主要なステップ、デバイスの準備、ナノワイヤ表面へのDNA分子プローブの固定化と確認、およびDNAセンシングの条件について説明します。...

化学とバイオセンシングアプリケーション用のシリコンナノワイヤ電界効果トランジスタの作製

本稿のアシストの誘電泳動を示したフローで、自己組織化ナノワイヤ デバイス。シリコン...

誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤ デバイス作製のための低コストの方法

ここでは、電解質を用いた固体キャリア数を制御するためのプロトコルを提案する.

電解質ゲートによって WS2ナノデバイスにおける電子状態の電界制御

ここでは、密閉型無線ナノポア電極の作製と単一ナノ粒子の衝突のそれに続く電気化学的測定のためのプロトコルを提案する.

単一ナノ粒子を分析するための密閉型無線ナノポア電極

このプロトコルは、細胞内光学バイオ変調のためのシリコンナノワイヤの使用を、簡単かつ容易に行う方法で説明する。この技術は、多様な細胞タイプに適応性が高く、インビトロおよびインビボ用途にも使用できます。...

シリコンナノワイヤと細胞間電気結合の研究のための光刺激

学ぶ、GaNナノ細線デバイスのNi/Au接触界面を解析する手法。カーボンテープを用いて接触金属膜を基板から除去し、走査型電子顕微鏡で界面の空隙形成を評価する技術です。

シングルGaNナノ細線デバイスのための接触界面の解析

さらに動画を探す