Nanoskiving으로 Nanogaps을 제조

요약

전기적 주소, 높은 종횡비 (> 1000:1)의 제작은 템플릿으로 희생 알루미늄과 은색의 레이어 또는 자기 조립 단일 층을 사용하여 단일 나노 미터의 간격으로 구분하여 금속 나노 와이어가 설명되어 있습니다. 이 nanogap 구조는 nanoskiving로 알려진 첨단 리소그래피의 형태로 클린 룸 또는 사진이나 전자빔 리소그래피 공정없이 제작되어 있습니다.

초록

이 제어 간격과 nanogaps의 제조 방법은 여러 가지가 있지만, 두 개의 전극과 실제에서 그 (것)들을 생성 사이의 서브 나노 미터 간격을 통해 정확하게 제어 여전히 도전 수량은 -이다. 에지 리소그래피의 한 형태이다 nanoskiving를 사용하여 nanogap 전극의 준비는 빠르고, 간단하고 강력한 기술입니다. 이 방법은 어떤 사진 또는 전자빔 리소그래피 단계를 포함하지 않으며, 클린 룸 등의 특수 장비 나 인프라를 필요로하지 않는 완전히 기계적인 과정입니다. Nanoskiving은 세 가지 차원 제어와 전기적 주소 nanogaps을 제조하는 데 사용됩니다, 이러한 구조의 작은 차원은 희생 층 (알이나 자세) 또는 자기 조립 단일 층의 두께에 의해 정의됩니다. 이 전선은 수동으로 물 방울에 그들을 전송하여 위치를 직접 전기적으로 주소를 지정할 수 있으며, 더 리소그래피에 연결하는 데 필요하지 않습니다전위계.

서론

이 문서에서는 사용하는 단일 나노 미터의 간격으로 구분하여 금의 전기적 주소, 고 종횡비 나노 와이어의 제조 기술 진공 증착 간격> 5 nm의 alkanedithiols의 자기 조립 단분자막 (SAM을)에 대한 희생 스페이서 층으로 알루미늄과은을 1.7 나노 미터의 작은 틈새합니다. 우리는을 Ultramicrotome를 사용하여 희생 스페이서, nanoskiving로 알려진 첨단 리소그래피의 형태로 구분 황금의 단면 샌드위치 구조로 클린 룸이나 포토 리소그래피 공정없이 이러한 나노 구조를 제작. ^1-3이 방법은 얇은 금속의 증착의 조합입니다 필름을 Ultramicrotome을 사용하여 단면. nanoskiving의 주요 단계 ~ 30 nm의 약하게합니다 슬래브를 생산하는 물이 가득 보트에 연결된 다이아몬드 나이프 장착을 Ultramicrotome 얇은 부분을 분할합니다. Ultramicrotomes는 광학와 영상을위한 얇은 시료의 준비를 위해 광범위하게 사용되거나 선출된다론 현미경 및 생물 학적 또는 의료 배경에서 온 ultramicrotomy의 가장 경험 실무자의 많은. 기계 브레이크 접합, ⁴ 전자빔 리소그래피 ^5, 전기 도금, ^{6, 7,} 일렉트로, ⁸ 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피, <....

프로토콜

1. 단면의 블록의 준비

1. .이 단계는 이전에 필요한 : 공기 플라스마 30 초 동안 청소 한 후 한 시간 동안 (tridecafluoro-1, 1,2,2, - 테트라 히드로) 트리클로로 실란 증기에 노출 주에서 기술 등급 3 "실리콘 웨이퍼를 처리 실리콘 웨이퍼에 고착 에폭시을 방지하기 위해 1.4 단계.
2. 전처리 된 실리콘에, 테플론 마스터 (0.5 mm, 1mm, 또는 1.5 mm 결과 전선의 길이를 정의하는)를 통해 금의 레이어를 (전선의 폭을 정의 일반적으로 100 nm의 두께), 예금 웨이퍼.
3. Epofix 에폭시 사전 폴리머 ~ 8.5 ml의 전체 웨이퍼를 커버하고 60으로 3 시간 동안 치료 ° C.를
4. 템플릿 제거주의 깊게 금 경화 에폭시과 연결된 상태로 유지되도록 웨이퍼에서 에폭시를 벗겨하여 골드 레이어를. 에서 에폭시 층 껍질을 부드럽게 한 후 실리콘 웨이퍼와 에폭시 사이의 인터페이스에서 면도날의 가장자리를 삽입하고실리콘 웨이퍼. 때문에 불소 실리콘 웨이퍼 (단계 1.1)으로 금의 접착 불량의 금 기능은 에폭시로 부착 남아 있습니다 :. 실리콘 웨이퍼를 중단하지 않도록주의, 그렇지 않으면 실리콘 입자 단면 단계에서 ....

결과

알루미늄은 : 우리는 스페이서로 두 개의 금속 희생 층을 통합하여 nanogap 구조를 준비했다. 우리가 원하는 두께의 격차를 얻기 위해 이러한 층을 에칭. 같은 프로토콜 섹션에 설명 된 단면 후에 우리는 산소 플라즈마에 실버를 포함하는 구조 및 HCl 수용액에 그 포함 된 알루미늄을 노출. 그림 나노 미터 스케일의 분리와 결과 나노 와이어의 전자 현미경 사진 (SEMS)를 스캔 2 보여줍니다. 두 경우에 차이가 명확하게 볼을 직접 측정 할 수 있습니다. dodecanedithiol (SC12S), 1,14-tetradecanedithiol (SC14S)과 1,16-hexadecanedithiol (SC16S) - 3 nm의 아래 격차를 얻으려면, 우리는 1,12의 SAM에 사용. 해당 SEMS는 그림 3에 나와 있습니다. 이러한 분자에 의해 형성되는 차이는 명확하게 볼 수 있습니다, 그리고 간격의 크기가 분자 증가의 길이가 증가한다는 .......

토론

본 논문에서 우리는 nanoskiving를 사용 nanogap 구조의 제작을 보여 주었다. 이 실험적 간단한 방법은 세 가지 차원 제어로, 초당 약의 비율로 나노 구조의 생산을 가능하게합니다. 간격 크기는 희생 알루미늄과 은색의 레이어 또는 dithiols의 자기 조립 단일 층 (어떤이의 작은 해상도를 준다) 중 하나를 통합하여 정의됩니다. 나노 구조는 임의의 기판에 손을 배치하고 그들이 nanoskiving의 독특한 특성 인 직접 전기적으로 주소를 지정할 수 있습니다. 이 기술은 또한 매우 균일 한 구조를 생성하지만, 매우 얇은 (<50 nm의) 섹션에서는 각 구조의 두께를 변경할 진동에 민감합니다. nanoskiving의 가장 중요한 부분입니다 다이아몬드 나이프의 품질은 지속적으로 전선을 얻을 매우 중요합니다. 마지막 부분에서 점수의 칼 결과에 작은 흠 반면, 상당한 흠칼에 깨진 와이어 생산하고 있습니다. 샘플 블록의 표면 설치와 나이프 에지 정렬하는 연습이 필요하지만 기술은 특별한 훈련이나 기술을 필요로하지 않고 나.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
시약/재료
Epofix 에폭시 수지	전자 현미경	1232
	Sciences
Gold	Schone Edelmetaal B.V
알루미늄	Umicore Materials AG
Silver	Umicore Materials AG
( tridecafluoro-1,1,2,2,	ABCR GmbH의 co. KG	78560-45-9
-tetrahydrooctyl)
trichlorosilane
,12-dodecanedithiol	가정 합성		Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)
,14-tetradecanedithiol	집에서		합성 에 따르면: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)
,16-hexadecanedithiol	synthesized in house		에 따르면: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)
Equipment
thermal deposition system	home-built
Ultramicrotome	Leica Microsystems
Dimanod knife ultra 35	Diatome	DU3540
Dimanod knife ultra 45	Scimed GMBH
주사 전자 현미경	JOEL
소스 미터	Keithley
Table 1. 특정 시약 및 장비의 표.