Name: 에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: 학습하세요 에어로졸 보조 화학 기상 증착법을 이용하여 촉매 시드 없이 실리콘 기판에 산화아연 막대를 코팅하는 방법입니다. 저온 공정과 다양한 기판 호환성으로 확장 가능한 나노 소재 합성 기술을 익힐 수 있습니다.

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이 작품 과학 및 그랜트 TEC2015-74329-JIN-(AEI/FEDER,EU), TEC2016-79898-c 6-1-R (AEI/페더, EU), TEC-2013-48147-C6-6R (AEI/페더, EU)를 통해 혁신의 스페인 정부에 의해 부분에서 지원 되는. SV는 SoMoPro II 프로그램, 공동-ﬁnanced 유럽 연합 및 그랜트 4SGA8678 통해 남부 모라비아 지역에 의해의 지원을 인정합니다. JČ는 MEYS, 프로젝트 아니오에 의해 제공 하는 자금 인정 LQ1601 (CEITEC 2020). 이 연구의 일환 했다 6 개의 연구 센터, 교육, 청소년와 체코 공화국 그리고 스페인 ICTS의 스포츠 그랜트 LM2011020 통해 CEITEC 오픈 access 프로젝트에서 CEITEC의 핵심 시설 인프라의 사용 MICRONANOFABS MINECO에 의해 부분적으로 지원 되는 네트워크입니다.

노트: 안전 상의 이유로, 반응 셀 및에 어로 졸 발생기 연기 후드 안에 배치 됩니다. 샘플 처리, 착용 장갑, 랩 코트와 고글, 일반적인 실험실 안전 관행을 따라 하는 핀셋을 사용.
 1. 기판의 증 착 온도 설정 준비 <ol><li>잘라 10 m m x 10 m m 실리콘 기판 (기판 크기 우리의 반응 셀의 크기에 적응 되었습니다) 다이아몬드 팁 스크라이브를 사용 하 여. 이 실험에 대 한 사용 하 여 집에서 만든 스테인리스 원통형 반응 셀 ~ 7000 m m 3의 내부 볼륨 (직경: 30mm, 높이: 10 m m) 제조에 대 한 고용 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼의 크기에 맞게 가스 센서의.</li>
	<li>청소 소 프로 파 놀에 기판 이온을 제거 된 물으로 헹 구 고 영화 잘 준수와 기판의 균일 한 커버를 위해 질소와 기판 타격 건조.</li>
	<li>반응 셀에 기판 장소. 가스 센서의 제조에 대 한 벌 거 벗은 실리콘 기판 대신 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼을 사용 하 여, 휘트스톤 플랫폼 반응 셀에 놓고의 영역에 자료의 성장을 제한 하는 그림자 마스크와 일치 관심.</li>
	<li>반응 셀을 닫습니다. 반응 셀의 뚜껑 제대로 반응 종의 누설을 피하기 위해 봉인 된 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>스위치-에 온도 제어 시스템, 저항 히터의 구성 된 반응 셀, 비례-적분-미분 (PID) 컨트롤러 기판의 온도 감지 하는 열전대와 통합.</li>
	<li>400 ° C에 온도 설정 하 고 안정 하 게 (이 과정은 약 30 분, 하지만 그것은 반응 셀 차원 및 온도 제어 시스템의 특성에 따라 변경 될 수 있습니다).</li>
</ol> 2. 에 어로 졸 생성에 대 한 솔루션의 준비 <ol><li>ZnCl 2 50 mg (29/32 공동, 200 m m 길이, 5 mm 호스 미 늘) 진공 트랩을 갖춘 100 mL 유리 약 병을 추가.</li>
	<li>는 ZnCl 2 에탄올 5 mL에 녹이 고 유리병 진공 트랩 모자. 다운 파이프 끝 60mm 유리병의 하단 솔루션에 잠수 하지 않고 위에 앉아 있는지 확인 합니다. 필요한 경우, 사용 하는 유리병와 증 착 과정에서 함께 진공 트랩 유리 공동 클립.</li>
	<li>보편적인 지원 유리병 클램프. 유리병의 바닥 및 1.6 m h z에서 작동 하는 평균 크기의에 어로 졸 방울의 초음파 분무기의 최적의 초점에 맞게 높이 조정 &#8764; 3 µ m.</li>
	<li>각각 그림 1에서에 어로 졸 기반 CVD 시스템의 단순화 된 체계와 같이 입구와 진공 트랩의 배출 질소 파이프와 반응 셀 연결.</li>
	<li>각 증 착에 대 한 반응의 신선한 솔루션을 사용 하 여.</li>
</ol> 3. CVD 프로세스 <ol><li>증 착 프로세스를 시작 하기 전에 반응 셀의 온도 정상 상태에 도달 했습니다 확인 하십시오.</li>
	<li>조정 200 cm 3 질소 흐름 / 분 (유량 조정 되었습니다 우리의 실험에 사용 되는 반응 셀의 크기에 따라) 시스템을 통해 흐름을 허용. 질량 흐름 컨트롤러를 사용 하 여 증 착 하는 동안 지속적인 흐름을 보장 하기 위해 좋습니다.</li>
	<li>스위치에는 어로 졸 발생기와 아연 전 구체를 포함 하는 솔루션까지 과정 졸 상수 완전히 반응 세포에 전달 하는 계속 (이 과정은 120 분 약 5 mL의 솔루션 볼륨을 고려 하 고 200 cm 3의 유량 / min).</li>
	<li>최대한 빨리 반응 셀 솔루션 완전히 전달 스위치-오프에 어로 졸 발생기와 반응 셀 아래로 냉각 온도 시스템. 한편 질소 시스템을 통해 흐르는 유지.</li>
	<li>온도 실내 온도에 떨어질 때 질소 흐름, 반응 셀을 열고 닫고 샘플을 제거 합니다. 기판 표면에, 빛나는 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼 (실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 표시 증 착 단계 후 비슷한 모양)에서 다른 회색 매트 색상을 표시 합니다. 이 매트 색상은 전자 현미경 검사 법 ( 그림 2)를 스캔 하 여 관찰 한 것과 같은 막대의 형태로 열 ZnO 구조의 존재와 연결.</li>
</ol>

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</ol>

저자 공개할 게 없다

졸 보조 증 착 절차 자세한 여기 10 x 10 mm의 실리콘 타일에 ZnO 막대의 형성에 지도. 이 절차는 수직 더 큰 표면; 코트 수 있습니다. 그러나, 반응 셀 볼륨 증가 매개 변수, 캐리어 유량 등 솔루션의 볼륨의 재조정을 요구할 것입니다 통지. 큰 반응 세포에 대 한 것이 또한 좋습니다 기판, 같이 이전에 대 한 영화, 결과 형태에 강한 영향을 가능성이 있는 보다 10 ° C의 미묘한 기울기 때문에 온도 기울기를 제어 하는 텅스텐 산화물8의 어로 졸 기반 CVD 결과 재현 하려면 보고 여기, 우리는 어로 졸의 평균 작은 물방울 크기는 프로토콜에서 설명 하는 것 보다 비슷한 동작 주파수와 초음파 분무기의 사용을 권장 하 고 차례로 영화의 결과 형태에 의해 영향을 이 매개 변수7.
봉, 보다는 오히려 다른 ZnO 형태학의 선택적 증 착 전조, 증 착 온도, 또는 캐리어 용 제를 변경 하 여 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 선구자를 사용 하 여 diethyl14 아연 또는 아연 아세테이트15 을 입증 했다 6 각형 막대 보다는 오히려 다른 형태소 형태의 형성으로 이어질. 우리 눈치도 졸 기반 CVD 동안 다른 증 착 온도 사용 하 여, 영화의 형태에 변화 생성 온도 400 ° c에서 육각형 구조 두꺼운에 다 영화의 형성에 대 한 허용 400 ° C, 또는 기판에 저하 고 덜 조밀한 구조를 초과 하는 600 ° c.에 도달 하는 온도 마찬가지로, 다른 용 매를 사용 하 여 영향, 영화의 형태와 예를 들어, 우리는 입증 최근 400 ° C의 증 착 온도에 메탄올의 사용 플레이크 모양의 형태와 구조의 형성을 장려 반면 같은 온도에서 아세톤의 사용 거꾸로 원뿔 모양의 구조9의 형성을 장려 한다.
온도 및 캐리어 용의 역할 (예를 들어, 텅스텐 산화물5 와 주석 산화물6), 다른 금속 산화물 구조의 연 무질 기반 CVD에 이전 주의 또한 되었다 그리고 그것은 일반적으로에 기인 했다: 화학 효과 증 착에 대 한 활성 종 또는 (이것은 메탄올과 아세톤, 낮은 온도 에서 분해 수 등 용 제에 대 한 가능성이 더 처리 온도에서 고체 입자를 균질 하 게 반응 하는 반응 중간체에 의해 발생 예를 들어, &#60; 500 ° C); 그리고 증 착 (플럭스)와 작은 물방울 증발 (이것이 더 가능성이 에탄올으로 용 매에 대 한 지배는 형성 하지 않는다 우리의 실험에 사용 되는 온도에서 반응 급진적인 종)의 속도의 변조.
여기 보고 프로토콜 실리콘 기반 전자 기기에 대 한 최신의 제작 프로세스와 호환 이며, 상대적으로 낮은 것으로 인해 높은 내열성 유연한 재료를 포함 한 프로세스에 통합 될 가능성이 있다 구조의 연 무질 기반 CVD에 대 한 온도. 그러나, 그것은 그림자를 사용 하 여 구조체의 선택적 성장을 위한 마스크16증기-액체-고체 메커니즘 따라 시드 방법에서와 같은 언급 하는 것이 중요 하다, 특정 제조 프로세스에 제약을 할 수 있습니다. 다른 한편으로, 여기에 제시 된 비 촉매 방법을 통해 구조를 성장 가능성 적은 석판의 이점이 있을 수 있습니다 및 금속 구조의 칩에 통합에 대 한 단계. 또한, ZnO 막대의 합성에 대 한 상대적 낮은 온도 또한 수와 지역화가 열,이 방법의 사용에 대 한-기상 반응의 두 분해에 필요한 열 환경을 제한 하는 기술을 고용 하 고는 높은 온도 (뜨거운 벽) 원자로17의 전력 소비를 크게 감소 눈금 영역 구조의 성장 속도 론. 지역화 된 난방의 사용 예를 들어, 표시 되었습니다 가능한 이전 텅스텐 산화물 봉18비 촉매 졸 기반 CVD에 대 한. 구조의 열 ZnO 제어 형태와 다른 기판 및 제작 프로세스에 그들의 쉬운 통합을 허용 하는 성장 화학 감지, 광 촉매, 광학 및 에너지 등의 분야에서 일반적인 관심의 이다 수확, 다른 사람 사이.

ZnO는 II-넓은 직접 밴드 갭 (3.37 eV), 큰 여 기자 결합 에너지 (60 백만 전자 볼트), 자연 스러운 분극 및 전자, 광전자, 에너지 생성기에 대 한 매력적인 소재 있도록 압 전 상수 6 반도체 광 촉매 그리고 화학 감지입니다. ZnO의 재미 있는 기능 중 대부분의 wurtzite 결정 구조 및 그것의 비 극 지 (예를 들어, {100}, {110}) 관련 및 극 지 (예를 들어, {001}, {111}) 특정 관련 된 구조화 된 형태소 형태를 표면 (예: , 막대, 피라미드, 접시). 이러한 형태학 형태의 컨트롤 합성 방법 균일 한 크기, 모양, 표면 구조1,2,,34와 잘 정의 된 결정, 생산 능력이 필요 합니다. 이 컨텍스트, 제조 전략, 특히 기상 경로에 따라 새로운 첨가제 (하단-최대 합성)은 산업으로 매력적이 고 잠재적으로 유리한 생성 하는 기능을 제공 하는 그들은 구조는 연속에서 오히려 보다 고 순도 및 높은 처리량 배치 모드. 이러한 노선 ZnO의 형성 구조 영화 이전에, 하지만 일반적으로 금 같은 촉매-씨앗을 채용 및 높은 온도 900-1300 ° C2 의 처리 증명 {왕, 2008 #491} (이 편리할 수 있습니다 하지 특정 제조 프로세스 칩에 통합에 대 한 추가 처리 단계 온도 비 호환성의 필요 때문).
최근, 우리 없이 (예를 들어, 텅스텐 산화물5또는 주석 산화물6), 금속 산화물의 선택적 증 착을 달성 하기 위해 무기 또는 금속 유기 선구자의 증 착에 어로 졸 기반에 따라 증기 위상 방법 사용 그 보다 낮은 온도에서 촉매 씨앗의 필요 전통적인 CVD에 대 한 보고. 이 방법은 대기압에서 전통적인 CVD;에 비해 덜 휘발성 선구자를 사용할 수 있습니다 가용성은 전조 솔루션에 어로 졸 형태7의 반응 영역에 전달 키 전조 요건 이다. 졸 보조 증 착, 구조 재료 및 박막의 nucleation 및 성장 속도 론 합성 온도 차례로 영화8의 형태소 형태에 영향을 미치는 반응 종의 농도 의해 영향을 받습니다. 최근, 우리 다양 한에 어로 졸 기반 증 착 조건 (를 포함 하 여 전, 온도, 캐리어 용 매, 및 선구자 농도) ZnO의 형태학 의존을 공부 하 고 봉-구조화 된 ZnO의 형성에 대 한 경로 발견 조각, 또는 거꾸로-다운-콘-같은 형태학, 다른 사람의 사이에서9.
여기, 우리는 봉 {100} 표면에 의해 대다수에서 구성의 형태로 열 ZnO 구조의 연 무질 기반 CVD에 대 한 프로토콜을 제시. 이 프로토콜은 실리콘, 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼, 석 영, 또는 높은 내 열 폴 리 이미 드 필름을 포함 하 여 다양 한 기판에 호환 됩니다. 이 보고서에서 우리는 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 가스 센서의 제조에 대 한 고용의 코팅에 초점. 포함 하는 세 가지 처리 단계 졸 기반 CVD ZnO 구성: 기판의 증 착 온도 설정에 어로 졸 생성 및 증 착 프로세스는 솔루션의 준비의 준비. 다음이 단계 아래 세부 사항 및 그림 1. 에 표시 되는 시스템의 주요 요소를 보여주는 구조 보기에서 설명

<table><tbody><tr><td>ZnCl2 99,999 % 미량 금속 기준</td><td>Sigma-Aldrich&nbsp;</td><td>229997</td> 제조사 Ethanol &ge<td>에서 구매한 그대로 사용됩니다</td></tr><tr><td>. 96%</td><td>Penta</td><td>71430</td>은 제조사 Reaction cell<td>에서 구매한 대로 사용됩니다</td></tr><tr><td>.</td><td>집에서 만든</td><td></td><td>스테인레스 스틸 원통형 반응 셀 (7000 mm 3 , 직경 : 30 mm, 높이 : 10 mm) 증착 온도에 도달하기 위해 통합 히터가 있고 PID 컨트롤러 제공</td></tr><tr><td>초음파 액체 분무기</td><td>Johnson Matthey</td><td></td><td>작동 주파수 &sim; 1,6MHz</td></tr><tr><td>유량계</td><td></td><td></td><td>: 이 단계를 더 잘 제어하려면 질량 유량 컨트롤러를 사용하는 것이 좋습니다.&nbsp;</td></tr><tr><td>질소</td><td>Linde 가스 A.S.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>실리콘 웨이퍼&nbsp; &nbsp;</td><td>미세화학</td><td></td><td>< 100>, P 형, 525 & 마이크로; m 두께, 조각으로 자른다 (10 mm &times; 10 mm )</td></tr><tr><td>유리 바이알 - 100 ml</td><td></td><td></td><td>29/32 조인트, 200 mm 길이</td></tr><tr><td>진공 트랩</td><td></td><td></td><td>29/32 조인트, 5 mm 호스 미늘&nbsp;</td></tr><tr><td>졸업 실린더 - 10 ml</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>유니버설 지지력&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>균형</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>주사 전자 현미경 (SEM)</td><td>Tescan</td><td>Mira II LMU</td><td></td></tr><tr><td>X-선 회절 (XRD)</td><td>Rigaku&nbsp;</td><td>Smart Lab 3kW</td><td>Cu K&alpha; 방사선</td></tr><tr><td>X-선 광전자 분광법 (XPS)</td><td>Kratos</td><td>AXIS Supra</td><td>Monochromatic&nbsp; 케이&알파; radiatio, 300 W 방출 전력, 자기 렌즈 및 전하 보상&nbsp;</td></tr><tr><td>Transmission Electron Microscopy (TEM)</td><td>Jeol</td><td>JEM 2100F</td>는 <td>쇼트키 음극을 사용하여 200kV에서 작동하며 EDX가 장착되어 있습니다.</td></tr></tbody></table>

에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

봉 또는 와이어의 형태로 열 산화 아연 (ZnO) 구조 다른 액체 또는 수증기 단계 노선 이전 합성 되어 있다, 하는 동안 그들의 높은 비용 생산 및 제작 기술, 사용의 호환성 미리 입금된 촉매-씨앗 및 높은 처리 온도 900 ° C를 초과 이러한 방법의 광범위 한 사용에 대 한 단점을 나타냅니다. 그러나 여기,, 우리 보고 ZnO 봉을 통해 아연 염화 물 (ZnCl2)와 400 ° C에서에 어로 졸을 이용한 화학 기상 증 착 (CVD) 메서드를 사용 하 여 사용 하는 비 촉매 증기-고체 메커니즘의 합성 선구자와로 에탄올은 캐리어 용 매입니다. 이 메서드는 ZnO 막대의 단일 단계 형성 및 실리콘, 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼, 석 영, 또는 높은 내열성 고분자를 포함 하 여 다양 한 기판 종류의 직접 통합의 가능성을 제공 합니다. 이 잠재적으로 대규모 장치 제조에 대 한 최신의 제작 프로세스와의 호환성 때문에이 방법의 사용을 촉진 한다. 이 보고서는 또한 이러한 구조 (예:, 형태학, 결정 단계, 광 밴드 갭, 화학 성분, 전기 저항)의 속성을 설명 하 고 일산화 탄소 쪽으로 기능을 감지 하는 가스를 확인.

졸 기반 ZnCl의 증 착2 에탄올에 용 해 (기계적으로 침식 비교적 쉽게) 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼에 회색 균일 하 고 부착 영화의 형성에 지도 한다. 8000 X 배율 위에 스캐닝 전자 현미경 (SEM)을 사용 하 여 영화에의 ∼1, 600 및 ∼380 nm (그림 2)의 직경의 길이 즉 정렬 된 6 각형 모양의 ZnO 막대를 표시 합니다. 세트 포인트 온도 또는 온도 기울기는 CVD 동안 기판에 따라의 존재에 큰 오류가 다른 ZnO 형태학 (그림 3의 증 착을 발생할 수 있습니다) 또는 균일 하지 않은 구조를 가진 영화. 또한, 고르지 또는 비 점착 코팅 수 있습니다 관련 된 일부 가난한 온도 제어, 흐름의 잘못 된 조정 및이 프로토콜에 지정 된 것 보다 다른 캐리어 용 매를 사용 하 여.
막대의 x 선 회절 (XRD) 분석 6 각형 ZnO 단계와 관련 된 회절 패턴을 보여줍니다 (P63mc 공간 그룹, 한 = 3.2490 Å, b = 3.2490 Å, 그리고 c = 5.2050 Å; ICCD 카드 번호 5-0664)입니다. 이러한 패턴 31.75 36.25, 47.54, 56.55, 62.87, 67.92, 다른 7 낮은 강도 회절 봉우리와 함께 육각 ZnO 위상의 (002) 평면에 해당 34.34 ° 2θ 및 72,61 ° 2θ에 해당 하는 강도 높은 회절 피크 표시 (100) (101) (102) (110) (103) (201) 및 (004) 6 각형 ZnO 단계의 각각 비행기. 고해상도 전송 전자 현미경 (TEM)에 의해 막대의 표시 표시 된 평면 간격 (0.26 nm) (002) 비행기의 내부 격자와 일치 (d = 0.26025 nm) XRD로 식별 하는 6 각형 ZnO 단계의. 에너지 흩어진 엑스레이 (EDX) 분광학은 상대적으로 낮은 염소 오염 (Cl:Zn 0.05 at.%에 대 한 발견) Zn의 존재를 보여줍니다.
영화의 확산 반사율 측정에 의하여 막대의 광 밴드 갭의 추정 3.2 eV, ZnO10에 대 한 문학의 가치와 일치의 광 밴드 갭을 나타냅니다. 엑스레이 광전자 분광학 (XPS)를 사용 하 여 영화의 분석은 Zn 2 p1/2 특징 및 Zn 2 p3/2 코어 수준 봉우리 스펙트럼 1,045 및 1022 eV에서 각각, 일관 된 그 관찰 이전 ZnO11,12.
그림자 마스크에 의해 정의 되는 감지 활성 영역 (400 x 400 µ m2)에 국한 하는 컬럼 ZnO 막대의 직접 통합을 리드를 감지 하는 가스를 위한 실리콘 기반의 휘트스톤 플랫폼에이 프로토콜의 사용. 영화의 전기 저항은 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼으로 통합 센서 전극을 사용 하 여 실 온에서 측정 하는 k ω (∼ 100 k ω) 순서 이다. 그림 4 다양 한 증 착 봉 졸 기반에 따라 4 개의 휘트스톤 가스 센서의 사진을 표시 합니다. 특성 및 플랫폼 되었습니다 휘트스톤에 대 한 제조 공정 기술 이전13. 이러한 마이크로에 민감합니다 상대적 낮은 농도의 일산화 탄소, 최대 응답 (를 사용 하 여 연속 가스 흐름 테스트 챔버13) 기록 통합 때 센서 저항 microheaters를 사용 하 여 360 ° C에서 운영 했다 체계에서 (그림 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig1.jpg"> 
그림 1: 졸 기반 CVD 시스템의 회로도 보기.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig2.jpg"> 
그림 2: 정상 (A) 및 졸 기반 CVD를 통해 입금 하는 ZnO 막대의 횡단면 (B) SEM 이미지. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig3.jpg"> 
그림 3: ZnO의 단면 SEM 이미지를 통해 에 어로 졸 기반 CVD 300 (A), 400 (B), (C), 500 및 600 ° C (D)에서 입금. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig4.jpg"> 
그림 4: 4 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 Microsensors TO8 패키지 (A)에 장착 하 고 Microsensor (B)와 ZnO 봉 상세 보기 전극 (C)의 가장자리에 예금. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig5.jpg"> 
그림 5 : 다양 한 농도의 일산화 탄소 (25, 20, 10, 5 ppm)으로 ZnO 막대의 전기 저항 변화. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

막대의 형태로 산화 아연 열 구조는 미리 입금된 촉매 씨 입자의 사용 없이 졸 기반 화학 기상 증 착을 통해 합성 됩니다. 이 메서드는 확장 가능 하 고 다양 한 기판 실리콘, 석 영 또는 고분자와 호환.

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

이 절차의 전반적인 목표는 촉매 시드를 사용하여 원주 금속 산화물 구조의 성장을 촉진하는 다른 최첨단 방법과 달리 사전 증착된 촉매 시드를 사용하지 않고 실리콘 또는 실리콘 기반 마이크로 머신 플랫폼에 산화아연 로드를 코팅하는 것입니다. 여기에 제시된 금속은 사전 증착된 촉매 시드를 사용하지 않고 알려진 촉매 증기 고체 기계론자를 통해 단일 측면 막대의 에어로졸 보조 화학 기상 증착을 가능하게 합니다. 이 금속은 이전에 보고된 화학 기상 증착 금속보다 낮은 가공 온도를 사용하여 실리콘, 석영 및 폴리머와 같은 다양한 기판과의 안정성과 호환성을 제공하기 때문에 단점이 있습니다.이 절차를 시작하려면 이소프로판올로 10 x 10mm 실리콘 기판을 청소하고 탈이온수로 헹굽니다. 필름의 우수한 접착력과 기판의 균일한 피복을 보장하기 위해 기판을 질소로 블로우 건조합니다. 가스 센서 제조에 사용되는 실리콘 기반 미세 가공 플랫폼의 치수에 맞게 조정된 약 7000mm의 내부 부피가 있는 수제 스테인리스 스틸 원통형 반응 셀에 기판을 놓습니다.실리콘 기반 미세 가공 플랫폼을 반응 셀에 배치하고 섀도우 마스크와 정렬하여 재료의 성장을 관심 영역으로 제한합니다. 반응 세포를 닫고 반응성 종의 누출을 방지하기 위해 뚜껑이 제대로 밀봉되었는지 확인합니다. 다음으로 반응 셀과 통합된 저항 히터, 기판의 온도를 감지하기 위한 열전대 및 비례 적분 미분 컨트롤러로 구성된 온도 제어 시스템을 켭니다.온도를 섭씨 400도로 설정하고 약 30분 동안 안정화됩니다. 염화아연 50mg을 추가합니다. 그리고 100 밀리리터 유리 바이알에 5 밀리리터의 에탄올.용액이 균질해지면 유리 조인트 클립을 사용하여 바이알을 진공 트랩에 고정하고 다운파이프 끝이 바이알 바닥에서 60mm 위에 있고 용액에 잠기지 않는지 확인합니다. 이제 바이알을 범용 지지대에 고정합니다. 바이알 바닥과 1.6메가헤르츠에서 작동하고 약 3마이크로미터의 평균 에어로졸 방울 크기를 제공하는 초음파 분무기의 최적 초점에 맞게 지지대의 높이를 조정합니다.다음으로 진공 트랩의 입구와 배기 장치를 반응 셀의 질소 파이프에 각각 연결합니다. 화학 기상 증착 공정을 시작하기 전에 반응 셀의 온도가 정상 상태에 도달했는지 확인하십시오. 질량 유량 컨트롤러를 사용하여 질소 유량을 분당 200cm 세제곱으로 조정하고 시스템을 통해 흐르도록 합니다.에어로졸 발생기를 켜고 아연 전구체를 포함하는 용액이 반응 세포에 완전히 전달될 때까지 공정 중에 에어로졸을 일정하게 유지합니다. 용액이 반응 셀에 완전히 전달되자마자 온도 제어 시스템의 에어로졸 발생기를 꺼서 반응 셀을 냉각시킵니다. 온도가 실온으로 떨어지면 질소 흐름을 중지하고 반응 셀을 연 다음 원주 모양의 산화 아연 구조의 존재와 관련된 표면에 회색 무광택 색의 샘플을 제거합니다.염화 아연의 에어로졸 보조 화학 기상 증착은 베어 실리콘 웨이퍼의 접착 필름에 회색 균일 한 형성으로 이어집니다. 주사 전자 현미경 이미지는 길이와 직경이 각각 약 1, 600나노미터 및 380나노미터인 준정렬된 육각형 모양의 산화아연 막대를 보여줍니다. 설정점 온도의 큰 오류 또는 화학 기상 증착 중 기판을 따라 온도 구배의 존재는 다른 산화아연 형태 또는 불균일한 구조를 가진 필름의 증착을 유발할 수 있습니다.간상체의 X선 회절 분석은 육각형 산화아연 상과 관련된 회절 패턴을 보여줍니다. 고해상도 투과 전자 현미경에 의한 간상체의 특성화는 XRD로 식별된 육각형 산화아연상의 002 평면의 내부 격자와 일치하는 표시된 평면 간격을 보여줍니다. 에너지 분산형 X선 분광법은 염소 오염이 상대적으로 적은 아연의 존재를 보여줍니다.에어로졸 보조 화학 기상 증착 로드를 기반으로 하는 4개의 마이크로 기계 가스 센서 어레이가 여기에 표시됩니다. 이러한 마이크로 시스템은 시스템에 통합된 저항성 마이크로 히터를 사용하여 섭씨 360도에서 센서를 작동했을 때 기록된 최대 응답과 함께 상대적으로 낮은 농도의 일산화탄소에 민감합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 미리 증착된 촉매 씨앗을 사용하지 않고 다른 표면에서 단면 막대를 성장시키는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.이 기술을 마스터하면 시스템과 매개변수가 적절하게 재조정되면 더 큰 표면으로 확장할 수 있습니다. 이 절차에 따라 이들 이외의 단면 형태를 선택한 증착은 증착 온도, 전구체 및 캐리어 용매를 변경하여 달성할 수도 있습니다. 이 절차는 실리콘 기반 전자 장치를 위한 최첨단 미세 제조 공정과 호환되며, 구조물의 에어로졸 보조 화학 기상 증착을 위해 상대적으로 낮은 온도로 인해 고내열성, 유연한 재료를 포함하는 공정에 통합될 가능성이 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

우리는 배경 가스의 존재에 나노초 펄스 레이저 증착 (PLD)에 의해 nanostructured 산화물 박막을 증착 할 수있는 실험 방법을 설명합니다. 알 - 도핑 된 ZnO (아조) 영화이 방법을 사용하여 소형에서 계층 적 나노 나무 숲으로 구성까지, 증착 될 수있다.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

우리는 펄스 레이저 증착법 (PLD), 포토 리소그래피와 마이크로 미터 규모의 복합 산화물 장치를 생성하는 와이어 본딩 기술의 사용을 설명합니다. PLD는 에피 택셜 박막을 성장하기 위하여 이용된다. 포토 리소그래피 및 와이어 본딩 기술은 측정을 위해 실제 디바이스를 생성하기 위해 도입된다.

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

절차는 나노 기공에서 템플릿 전착을 통해 분할 및 동축 나노 와이어를 준비하기 위해 설명됩니다. 예를 들어, Ag 및 ZnO 세그먼트로 구성된 세그먼트 나노 와이어와 TiO2 쉘과 Ag 코어로 구성된 동축 나노 와이어가 만들어졌습니다. 나노 와이어는 광촉매 수소 형성 실험에 사용되었다.

준비 및 광촉매 활성 분단 자세의 사용 | ZnO의 동축 티오<sub&gt; 2</sub템플릿 기반 전착에 의해 만들어진&gt; - 자세 나노 와이어

우리는 플라즈마 강화 화학 기상 증착에 의해 고 c 축 (0002) ZnO 박막을 직접 합성하는 방법을 제공했습니다. Pt interdigitated electrode와 결합 된 synthesized ZnO 박막은 자외선 광 검출기의 감지 층으로 사용되어 우수한 응답성과 신뢰성의 조합을 통해 높은 성능을 보여주었습니다.

합성 및 플라즈마에 의해 높은 c 축 된 ZnO 박막의 특성은 화학 기상 증착 시스템과 자외선 광 검출기 응용 프로그램 강화

자립 택셜 더블 헤테로 구조를 얻기위한 한 단계 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 증가 된 성능과 출력 전기 압전 나노 발전기로 이어지는 단일 헤테로 에피보다 높은 수밀도 ZnO에 커버리지를 달성 할 수 있었다.

예열 열수를 사용하여 Piezoelectrical 나노 발전기에 대한의 ZnO 나노 막대 / 그래 핀 / ZnO의 나노로드 에피 택셜 더블 헤테로 구조의 제조

여기에 우리가 합성 프로토콜을 제시 아연 1-X 마그네슘 X O / 구리 구리 산화물에 아연 1-X 마그네슘 X O의 대기압 공간 원자 층 증착 (AP-SALD)을 통해 낮은 온도에서 야외에서 2 O 이종 접합. 이러한 고품질의 균일 한 금속 산화물이 저렴하고 확장 가능한 방법으로 플라스틱을 포함한 다양한 기판 상에 성장 될 수있다.

구리에서 개선 된 이종 접합 품질<sub&gt; 2</sub&gt; 입금 대기 압력 공간 원자 층의 최적화를 통해 태양 전지를 O 기반<br /&gt; 아연<sub&gt; 1-X</sub&gt; 마그네슘<sub&gt; X</sub&gt; O

여기, 우리는 CdSSe 가지가 수직으로 정렬 된 ZnO 나노 와이어의 성장 소설 나무와 같은 계층의 ZnO / CdSSe 나노 구조를 준비하고 특징. 얻어진 nanotrees 태양 에너지 변환 및 다른 광전자 기기에 대한 잠재적 인 재료이다.

계층의 ZnO / CdSSe 헤테로 Nanotrees의 합성

이 원고에서는 디자인과 고품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장 하는 ZnO nanorods (NRs)와 효율적인 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 잘 정렬 된 수직으로 ZnO NRs 전시 높은 결정 속성 지향. 전력 변환 효율의 태양 전지는 6.01%를 도달할 수 있다.

잘 정렬 된 수직 지향 ZnO Nanorod 배열 및 그들의 응용 프로그램에서 반전 된 작은 분자 태양 전지

높은-품질 쇼트 키 접촉의 달성은 heterostructure 필드 효과 트랜지스터 (HFETs)에서 효율적인 게이트 변조를 달성 하기 위한 필수적입니다. 우리는 제조 방법론 및 GaN 템플릿에 플라즈마를 이용한 분자 빔 피 여 성장 고밀도 2 차원 전자 가스 (2DEG)와 Zn-폴라 BeMgZnO/ZnO heterostructures에 쇼트 키 다이오드 특성을 제시.

Zn-폴라 BeMgZnO/ZnO Heterostructure 플라즈마를 이용한 분자 빔 피 성장에 쇼트 키 다이오드 제작

쌍결정 구조 광촉매를 사용하여 가시광선 반응성 ZnCoS/ZnCdS를 제조하는 합성 기술과H2 발생 및 벤즈알데히드 생성에서 광촉매 활성 및 선택성에 대한 광산화환원 반응 시험 기술을 제시합니다.

에너지 응용 분야에서 다기능 산화환원 광촉매를 위한 쌍결정 구조를 갖는 ZnCoS/ZnCdS의 합성 및 성능 평가

학습하세요 에어로졸 보조 화학 기상 증착법을 이용하여 촉매 시드 없이 실리콘 기판에 산화아연 막대를 코팅하는 방법입니다. 저온 공정과 다양한 기판 호환성으로 확장 가능한 나노 소재 합성 기술을 익힐 수 있습니다.

에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대

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