2015년 11월 9일
우리는 HF의 시츄 변경이 2 O 2 / H 2 O 용액 (0.01 % -0.5 %) 또는 메탄올 용액 H로 채워진 미세 유체 챔버에서 샘플을 조사함으로써 친수성 또는 소수성 상태의 Si (001) 표면 처리에서의 공정보고 상대적으로 낮은 펄스 UV 플루 언스의 레이저 펄스를 사용.
이 실험의 전반적인 목표는 저농도의 과산화수소 용액 또는 메탄올에 담근 샘플에서 크립톤 플루오라이드 및 아르곤 플루오라이드 레이저를 조사하여 실리콘에 친수성 및 소수성 표면의 형성을 입증하는 것입니다. 이 방법은 반도체 표면의 선택적 영역 화학적 변형과 관련된 레이저 반도체 상호 작용 분야의 몇 가지 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 바이오센싱 응용 분야에 적합할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 진공 청소기로 청소하는 표면 없이 실리콘 표면 생존 가능성의 강철 제어에 적용할 수 있다는 것입니다.
반도체의 형태학. 우리는 처음에 이 방법에 대한 아이디어를 가지고 있었습니다. 우리는 기술에 사용된 표면 결함의 선택적 영역 형성을 위한 U 레이저 베이스 공정을 조사하고 있습니다.
이제 양자 혼용(quantum mal intermixing)으로서, 단순 챔버의 에어 포켓 함대 집단과 EXIM 레이저의 균질화된 빔을 사용한 방사선이 상대적으로 어려운 단계이기 때문에 이 방법의 시각적 시연이 중요합니다. 시작하려면 다이아몬드 스크라이브를 사용하여 한쪽 면이 연마된 끝형 인 오베드 실리콘 웨이퍼를 380미크론 두께의 12mm x 6mm 샘플로 절단합니다. 그런 다음 다인 아세톤으로 헹구어 샘플을 세척한 다음 이소프로필 알코올을 각각 5분 동안
세척합니다.다음으로 샘플을 0.9% 불화수소산 용액에 1분 동안 에칭하여 초기 산화물을 제거한 다음 탈이온수로 헹구고 고순도 질소 흐름으로 건조시킵니다. 산화를 억제하기 위해 준비된 샘플을 질소로 채워진 백에 보관하십시오.계속할 준비가 되면 샘플을 0.74mm 높이의 챔버에 놓습니다. 물에 희석된 0.01-0.2%의 과산화수소 또는 DGA 메탄올로 챔버를 채운 다음 투과율이 높은 UV 광선을 가진 용융 실리카 창으로 챔버를 밀봉했습니다.
챔버 내부에 공기 주머니가 남아 있지 않은지 확인하십시오. 직경 4mm의 원형 마스크를 통해 100 펄스 단계로 펄스 수를 100에서 600으로 증가시켜 각 샘플의 두 부위에만 균질화된 빔을 샘플에 조사합니다. 다음으로 단풍잎 마스크를 사용하여 같은 방법으로 샘플을 조사합니다.
완료되면 이온수로 샘플을 헹군 다음 질소 플러시, 희석 비오틴 공액 및 플루오레세인 염색 40 나노 미터 나노 구체를 PBS로 1 배 10에서 실온에서 밀리리터 당 12 번째 입자로 건조시킵니다. 다음으로, 조사된 크립톤 플루오라이드 레이저 샘플을 이 용액에 실온에서 2시간 동안 담급니다. 그런 다음 조사된 샘플을 PBS에 1분 동안 담궈 표면에서 결합되지 않은 플루오레세인 염색 나노구를 제거합니다.
먼저 샘플을 깨끗하고 평평한 표면에 놓고 마이크로 주사기 끝에 한 방울을 떨어뜨리고 접촉하여 표면으로 이동할 때까지 샘플 표면으로 천천히 내립니다. CCD 카메라를 사용하여 물방울 프로필 이미지를 캡처 및 저장하고 각 레이저 사이트에서 각 접촉각을 독립적으로 측정합니다. 그런 다음 이미지를 이미지 J에 로드하고 드롭 분석 플러그인 drops snake를 사용하여 접촉각 값을 추정하고 평균화합니다.
이미지를 그레이 스케일 이미지로 변환하는 것부터 시작합니다. 다음으로, 드롭 윤곽을 왼쪽에서 오른쪽으로 윤곽선을 그려 뱀을 초기화합니다. 이 매듭을 연결하는 곡선을 받아들이고 뱀 버튼을 눌러 곡선을 진화시킵니다.
이미징된 각 액적에 대해 이 프로세스를 반복합니다. 서로 다른 샘플에서 4개의 레이저가 조사된 부위의 평균 접촉각 값을 계산하여 X선 광전자 분광법을 수행합니다. 샘플을 진공 챔버에 로드하고 1 곱하기 10의 진공을 음의 9로 당기는 것으로 시작합니다.
그런 다음 Tor는 50 전자 볼트 통과 에너지의 일정 에너지 모드에서 표면 조사 데이터를 획득합니다. 150와트 전력의 알루미늄 K 알파 방출을 사용하여 220미크론 x 220미크론의 영역을 대상으로 합니다. 다음으로, 20 전자 볼트 통과 에너지를 사용하여 동일한 분석 영역에서 고해상도 스캔을 획득합니다.
마지막으로, 획득한 스펙트럼을 제조업체 사양에 따라 적절한 정량화 소프트웨어로 처리합니다. 이러한 접촉각 결과는 과산화수소 용액에 평균 10분 동안 노출된 후에 얻은 것입니다. 접촉각은 서로 다른 모든 과산화물 농도에 대한 펄스 수가 증가함에 따라 감소합니다.
약 15도의 최소 접촉각은 500 펄스에서 0.02 및 0.01% 과산화수소 용액을 사용하여 얻어졌으며 X선 광전자 분광법 데이터는 크립톤 불소 레이저에 의해 조사된 현장의 이산화규소 및 수산화규소의 양이 조사되지 않은 영역보다 많다는 것을 보여줍니다. 이산화규소로 코팅된 표면은 최소 접촉각이 45도에서 50도이고 수산화규소 층은 최소 접촉각이 13도이기 때문입니다. 초친수성 수산화규소 단층은 조사된 샘플의 접촉각 감소에 대한 책임이 가장 높습니다.
비오틴으로 코팅된 형광 나노구체는 소수성 비방사선 실리콘 표면에 가급적이면 고정되기 때문에 녹색 배경에서 관찰된 단풍잎 패턴은 KRF 레이저에 의해 제작된 친수성이 강한 표면의 면적을 나타냅니다. 이 절차를 탭하는 동안 레이저 조사 중 공기 노출로 인한 산화를 최소화하고 기포 생성을 줄이는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 예를 들어, UV 램프를 사용하는 다른 방법도 재료의 능력으로 화학적으로 변형된 표면을 조사할 수 있습니다.
이 방법의 잠재적인 이점은 처리 챔버에서 파동을 제거하지 않고 실리콘 표면을 소수성에서 친수성으로, 또는 그 반대로 변형할 수 있다는 것입니다. 일단 마스터하면 이 기술은 선택적 공기 수정을 위한 패턴의 복잡성에 따라 약 30분 안에 완료할 수 있습니다. 따라서 이 비디오를 시청한 후에는 습진 레이저의 uuv 광선을 사용하여 선택한 영역 내의 실리콘 표면을 제어하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
자외선으로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 자외선 보호 장비를 착용해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 또한 불산으로 작업하는 것은 위험하므로 고무 장갑과 안면 보호 장비를 착용해야 합니다.
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이 연구는 저농도 수소과산화물 또는 메탄올 용액에서 레이저 조사를 통해 실리콘에 친수성 및 소수성 표면을 형성하는 것을 보여줍니다. 이 방법은 특히 바이오센싱 애플리케이션을 위한 레이저-반도체 상호작용에 대한 핵심 질문을 다룹니다.
Selective UV laser-induced modification of silicon surface wettability enables precise spatial control of hydrophilic and hydrophobic domains, directly supporting advanced biosensor fabrication. This capability addresses a critical inflection point in device prototyping by allowing in situ, mask-defined surface functionalization without vacuum processing. The approach enhances predictive confidence in surface chemistry outcomes, facilitating rapid iteration and integration into biosensing R&D pipelines.
This laser-based wettability modification method fits at the interface of discovery biology and assay development, enabling rapid transition from hypothesis-driven surface design to functional biosensor evaluation.