Name: Analyse van Contact Interfaces for Single GaN Nanodraad Devices (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: Verken een methode voor het analyseren van contactinterfaces in GaN-nanodraadapparaten. Deze techniek maakt gedetailleerd onderzoek van contact/substraat-interfaces mogelijk met behulp van rasterelektronenmicroscopie.

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

De auteurs willen graag de individuen erkennen in de Quantum Elektronica en Fotonica Division van de National Institute of Standards and Technology in Boulder voor hun hulp.

De GaN NWs gebruikt in deze experimenten werden gegroeid zonder katalysator moleculaire bundel epitaxie (MBE) op Si (111) substraten 9. De algemene procedure voor het bereiden NW suspensie van het substraat met als volwassen NWs wordt geïllustreerd in figuur 1. 1. Nanodraad Suspension Voorbereiding <ol><li> Splitsen een kleine (&lt;5 mm x 5 mm) stukje als volwassen NWs op het substraat. </li><li> Vul een kleine afgesloten flesje met ongeveer 1 ml isopropanol (IPA). </li><li> Leg de gesplitste stuk in de flacon, de dop sluiten en ultrasone trillingen gedurende ongeveer 30 seconden om de NWs van het substraat te verwijderen. Na bereiding NW suspensie levensvatbaar blijft gedurende langere tijd. </li></ol> 2. Voorbereiding van de ondergrond De gebruikte substraten zijn zwaar gedoteerde (ρ ~ 0,001-0,005 Ω cm) 3-inch Si wafers 200 nm thermisch volwassen SiO 2 aan beide zijden. <ol><li> Als electrical contact met de siliciumsubstraat wordt gewenst, etsen van de oxide van de achterzijde van de wafel met een RIE etser de volgende voorwaarden O2 stroom = 20 sccm, CHF 3 stroom = 50 sccm, -240 V bias, 120 W 20 min.. Deze stap helpt ook voorkomen dat het laden van het monster tijdens elektronenmicroscopie. </li><li> Na oxide etsen, schone wafer door onderdompeling van het gezicht naar beneden met behulp van een statief houder in een bekerglas van 1000 ml met ~ 100 ml aceton gedurende 5 minuten. </li><li> Verwijder wafer uit aceton en onmiddellijk af te spoelen beide zijden van de wafer met behulp van een spuit fles IPA over een lege 1000 ml beker, die zal worden gebruikt voor solvent afval. </li><li> Herhaal stap 2 met behulp van IPA. </li><li> Herhaal stap 3 spoelen van de wafer met gedemineraliseerd H 2 O in het oplosmiddel afval beker. </li><li> Herhaal stap 2 met gedeïoniseerd H2O </li><li> Blaas wafer droog met perslucht droog N 2. </li></ol> 3. Nanodraad Verspreiding <ol><li> Klieven schoon wAfer in 4 gelijke kwartalen. Elk kwartaal zal hebben 3 contact patronen afgezet op het in de algemene ruimten weergegeven in de figuren 2A en B. </li><li> Ultrasone trillingen de flacon van NW schorsing voorafgaand aan afgeven om een ​​uniforme NW concentratie te krijgen in de suspensie. </li><li> Stel de micropipet om de gewenste druppelgrootte (3-30 ul) en trek de NW schorsing uit de flacon. </li><li> Neem substraat stuk (¼ wafer), dat zal worden gebruikt voor de verspreiding en ervoor te zorgen dat het niveau zo in dat de NW schorsing niet weg te migreren naar de randen. </li><li> Doseer de NW schorsing op de (geoxideerd) voorzijde van het Si-substraat in de algemene ruimte waar het contact patroon zal worden gestort. Desgewenst is borg bijkomende druppels NW suspensie in hetzelfde gebied, nadat het oplosmiddel uit de vorige druppel volledig afgedampt. </li><li> Herhaal stap 3.4 voor de andere 2 gebieden waar een contact patroon zal zijn. Niet afzien van de NW schorsing van meerdan 1 groei run op een enkel substraat stuk (¼ wafer) om kruisbesmetting te voorkomen. De verspreiding van de NW suspensie op het substraat wordt in figuren 2C en D. </li><li> Na de laatste druppel NW schorsing is verdampt, plaats het monster gezicht naar beneden in een statief houder en voorzichtig dip in opeenvolgende baden aceton en isopropanol om ongewenste verontreinigingen te verwijderen. Spoel in gedeïoniseerd H 2 O, en föhnen in N 2. Heeft squirt flessen gebruikt of ultrasone trillingen het oplosmiddel tijdens dit reinigingsproces om overtollig verwijdering van NWs van het oppervlak te voorkomen. </li></ol> 4. Fotolithografie van Contact Patroon Gebruik standaard fotolithografische technieken om het contact patroon te creëren in een schone kamer met omgevingscondities van ~ 20 ° C en ~ 40% relatieve vochtigheid. Masker aligner intensiteit (stap 4.6), belichtingstijd (stap 4.8) en het ontwikkelen van tijd (stap 4.9) zal afhankelijk van de uitrusting van een zijnnd moet worden aangepast om een ​​maximale patroondefinitie te produceren met een lift-off-resist (LOR) undercut van ongeveer 0,5 micrometer. <ol><li> Spin lift-off weerstaan ​​op monster met behulp van een twee stappen recept van (1) 300 rpm gedurende 10 seconden (2) 2000 rpm gedurende 45 sec. </li><li> Plaats monster op een hete plaat te bakken gedurende 5 minuten bij 150-170 ° C. </li><li> Verwijder monster en laat het gedurende 30 seconden en vervolgens draaien op fotolak behulp van een twee stap recept van (1) 1000 rpm gedurende 3 seconden (2) bij 5.000 tpm gedurende 45 sec. </li><li> Breng monster op een hete plaat te bakken gedurende 1 min bij 115 ° C. </li><li> Laat monster afkoelen gedurende 1 minuut. </li><li> Kalibreren masker aligner een lichtintensiteit van ~ 1,90 mW / cm 2. </li><li> Laad monster in masker aligner, met de juiste masker voor het contact patroon geïnstalleerd. </li><li> Breng monster in contact met masker en het monster bloot voor 24 sec. </li><li> Ontwikkelen fotolak door zwenken monster in een bekerglas van ontwikkelaar voor 21 sec. </li><li> Spoelen met gedemineraliseerd H 2 O en föhnen wet N2. </li></ol> 5. Monstervoorbehandeling Voorafgaand aan metaaldeposities Voorafgaand aan het laden van de monsters in de electron-beam verdamper voor metalen afzetting, geven de patroon wafer een UV-ozon behandeling en een HCl: H 2 O bad. <ol><li> Monsters lading in UV Ozon generator voor 10 min met een ultra-hoge zuiverheidsgraad O 2 debiet van 80 sccm. </li><li> Na UV ozon behandeling plaats monsters in een HCl: H2 O (01:10) oplossing gedurende 1 minuut bij kamertemperatuur. </li><li> Monsters afspoelen met gedemineraliseerd H 2 O en föhnen voorzichtig met N2. </li></ol> 6. Electron-beam Verdamping van Contact Metals <ol><li> Onmiddellijk na voorbehandeling, monteer de monsters naar de plaat met schroeven en klemmen en beveiligde glasplaat in de e-beam verdamper. Zorg ervoor dat er voldoende Ni en Au zijn beschikbaar voor depositie. </li><li> Pump down kamer totdat de druk lager is dan 1,3 x 10 -3 Peen (1 μTorr) (nodig kunnen hebben om &#39;s nachts te pompen). </li><li> Stel hoge spanning 10 kV en beginnen rotatie van monsters bij 5 tpm. Zorg ervoor sluiter wordt gesloten. </li><li> Selecteer de Ni smeltkroes en geef parameters voor Ni in het kristal hartslagmeter. Aanbetaling van 50 nm (500 Å) van Ni bij een afzettingssnelheid van ~ 0.1 nm / s. </li><li> Zodra Ni bron voldoende is afgekoeld (~ 15 min), overschakelen naar Au smeltkroes, de parameters die voor Au, en borg 100 nm (1000 Å) van Au bij een afzettingssnelheid van ~ 0.1 nm / sec. </li><li> Zodra Au kroes afkoelen (~ 10 min), ventilatie kamer en uitladen monster plaat. Neem bij vragen over metaaldikte, gebruik dan een profilometer aan de Ni / Au dikte bepalen. </li></ol> 7. Contact Metal Lift-off <ol><li> Verwijder de monsters van glasplaat en plaats in een fotolakstripper bad bij kamertemperatuur gedurende enkele uren te heffen van het metaal afgezet op de fotoresist. Desgewenst verhogen van de badtemperatuur tot ongeveer 50-60 ° C Acceletarief lift-off. </li><li> Als het metaal niet volledig los komen, gebruik maken van een spuit fles van Remover PG om met klem te verwijderen van de resterende ongewenste metalen uit het oppervlak. Heeft het monster niet ultrasone trillingen, omdat dit kan leiden tot de nanodraden om los te komen van het metaal. </li><li> Spoel de Remover PG van monster met IPA in een oplosmiddel afval beker en plaats het monster in een bekerglas van schone IPA. </li><li> Herhaal stap 7.3 met behulp van gedemineraliseerd H 2 O en blaas dan het monster droog met N 2. </li></ol> 8. Contact Anneal Testapparaten voordat het contact gloeien om deze te vergelijken met uitgegloeid apparaten. Voer het contact uitgloeien van het Ni / Au films met een snelle thermische annealer (RTA) met ultra-hoge zuiverheidsgraad N 2 / O 2 (3:01) als het procesgas. <ol><li> Wacht ten minste 24 uur na het verwijderen van contact metaal vóór het gloeien monsters, om ervoor te zorgen dat de metalen contacten hebben evenwicht bereikt na afzetting. </li><li&gt; Spoel de RTA door uitvoering van de N 2 / O 2 bij een temperatuur van 650 ° C gedurende 5 minuten zonder monsters. </li><li> Load monsters en stel stroomsnelheid van N2 / O 2-1,4 SLPM. </li><li> Gloei monsters bij 550 ° C gedurende 10 minuten. De temperatuurverhoging bedroeg -500 ° C / min. </li></ol> 9. Ni / Au Film Removal Aangezien het wegnemen van de Ni / Au film is een destructief proces, zijn apparaten meestal afgebeeld en getest voordat deze stap. De procedure voor het Ni / Au film verwijderd wordt getoond in figuur 3. <ol><li> Wacht ten minste 24 uur na het contact gloeien alvorens de Ni / Au film. </li><li> Splijt een stuk van het monster van het gebied van belang. Controleer omvang van de steekproef groot genoeg om de randen met pincet grijpen zonder het interessegebied raken. </li><li> Bevestig een SEM pin stub monteren in een houder zodanig dat de mount gemakkelijk kunnen worden verplaatst of uitgenomen. </li><li> Leg een stuk conductive carbon tape plat op de berg oppervlak. Het stuk koolstof tape moet groter zijn dan het oppervlak van de film die moet worden verwijderd zijn. Een geleidende koolstof tabblad dat is de precieze omvang van de berg oppervlak werkt zeer goed voor deze toepassing. Breng de carbon tape of tabblad om de mount oppervlak langzaam en voorzichtig om ervoor te zorgen dat het oppervlak zo glad mogelijk. </li><li> Voor het verwijderen van de steun van de band, met behulp van een vinger, druk hard op de tape, zodat het stevig vast te houden aan de mount oppervlak. Dit is erg belangrijk, zodat de band komt niet uit met het monster. </li><li> Neem een gesplitst proefstuk en legt u het gebied van belang direct op de carbon tape aan de rand van de constructie zo in dat het gebied van de steekproef die werd gebruikt voor de behandeling met een pincet is opknoping van de rand (figuur 3A). Zodra monster is geplaatst op tape, verwijder het niet voor herpositionering om te voorkomen dat de vernietiging van de Ni / Au film. </li><li> Duw stevig opaan de achterzijde van het monster met pincet (Figuur 3B). Wees voorzichtig niet te hard drukken op het monster rondom de vatting randen, omdat dit kan leiden tot het monster te breken. </li><li> Om het substraat te verwijderen moet schoon scheermesje of scalpel en zachtjes aanstoten tussen het substraat en de tape langs de randen van het monster (Figuur 3C). Herhaal dit proces zorgvuldig, duwen het scheermesje een beetje verder elke keer tot het substraat gemakkelijk uit kan worden gepeld door grijpen het met een pincet. Gebruik van te veel kracht kan het monster breken. Om de band te houden loskomen met substraat plaats een pincet of een sonde op het oppervlak van de tape die grenst aan het substraat wanneer het substraat wrikken uit (figuur 3C). De gegloeide Ni / Au film moet blijven hechtte aan de band (Figuur 3D). Gemiddeld zal deze stap ongeveer 1 minuut in beslag nemen. </li><li> Afbeelding de nieuw verwijderd Ni / Au film via SEM zo snel mogelijk, zodat eenTussen de nieuw blootgestelde interface van de film zien voordat het wordt verontreinigd. </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>

Geen belangenconflicten verklaard.

De gepresenteerde techniek maakt het mogelijk voor de analyse van de contactpersoon / substraat en contact / NW microstructuur van enkele NW apparaten. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de lage kosten en eenvoud. Het staat voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse van de contactinterface op grote schaal met het substraat en op een submicrometer schaal met individuele NWs. Het gebruik van koolstof tape voor de film verwijderen en SEM pin stubs voor voorbeeld montage maakt het mogelijk voor analyse met be...

Single-NW&#39;s zijn gemaakt door dispergeren van een NW suspensie op een isolerend substraat en het vormen van contactgaten op het substraat via conventionele fotolithografie en metaal depositie, waardoor willekeurig gevormde twee-eindapparaten. Een dikke SiO2-film op een Si wafer wordt meestal gebruikt als een isolerend substraat 1,2. Voor metalen afgezet op een SiO2 oppervlak een gemeenschappelijk probleem gevolg van warmtebehandeling is het optreden van holtevorming in de metaal / SiO 2 interface. Naast kraken en delaminatie van de metaalfilm kan deze holtevorming negatieve invloed op de prestaties toestel tegen een verhoging van de weerstand veroorzaakt door een reductie van het contactoppervlak. Ni / Au contacten geoxideerd in N 2 / O 2 atmosferen zijn toegepast op p-GaN 3-7 overheersende contact regeling. Tijdens een warmtebehandeling in een N2 / O 2, de Ni diffundeert naar de oppervlakte NiO en Au diffundeert naar het vormensubstraatoppervlak. In dit werk, overmatige vorming van holtes in het contact / NW en contact / SiO 2 interfaces werd aangetoond dat het plaatsvindt tijdens gloeien van Ni / Au contacten NWs op SiO 2 8. De oppervlaktemorfologie van de gegloeide Ni / Au film, echter het bestaan ​​van holten of de mate waarin holtevorming opgetreden geven. Om dit probleem aan te pakken hebben we een techniek voor de verwijdering van Ni / Au contacten en GaN NWs van SiO 2 / Si substraten om de interface van het contact met het substraat en NWs analyseren. Deze techniek kan worden gebruikt voor het verwijderen van een contactstructuur dat slechte hechting aan het substraat. De Ni / Au films met GaN NWs ingebed in hen worden verwijderd uit de SiO 2 substraat met carbon tape. De koolstof band wordt gehecht aan een standaard montering voor de karakterisering met behulp van scanning elektronenmicroscopie (SEM) samen met verscheidene andere gereedschappen. De gedetailleerde procedure voor de fabrication van enkele GaN NW apparaten en analyse van hun contactinterface morfologie worden beschreven.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTEN EN MATERIALEN</td></tr><tr><td>Lift-off resist</td><td>MicroChem</td><td>LOR 5A</td><td>Varieert afhankelijk van toepassing</td></tr><tr><td>Fotoresist</td><td>Shipley</td><td>1813</td><td>Varieert afhankelijk van toepassing</td></tr><tr><td>Ontwikkelaar</td><td>Rohm and Haas Electronic Materials</td><td>MF CD-26</td><td>Varieert afhankelijk van toepassing</td></tr><tr><td>Fotoresist stripmiddel</td><td>MicroChem</td><td>Nano Remover PG</td><td>Varieert afhankelijk van toepassing</td></tr><tr><td>Ni-bron</td><td>International Advanced Materials</td><td>99,999% zuiverheid</td><td></td></tr><tr><td>Au-bron</td><td>International Advanced Materials</td><td>99,999% zuiverheid</td><td></td></tr><tr><td>SiO2/Si-wafers</td><td>Silicon Valley Microelectronics</td><td>3-inch &lt;100> N/As 0,001-0,005 ohm-cm, 200 nm thermische oxide</td><td></td></tr><tr><td>Koolstoftape</td><td>SPI Supplies</td><td>5072, 8 mm breed</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Oplosmiddelen zijn standaard halfgeleider of onderzoekskwaliteit. Leverancier is niet belangrijk voor het experimentele resultaat.</td></tr><tr><td colspan="4">Reactieve ionen etch gassen en thermische annealing gassen zijn hoog zuiverheidsgraad. Leverancier is niet belangrijk voor het experimentele resultaat.</td></tr><tr><td colspan="4">APPARATUUR</td></tr><tr><td>Ultrasoon reinigingsapparaat</td><td>Cole-Palmer</td><td>EW-08849-00</td><td>Laag vermogen</td></tr><tr><td>Micropipet</td><td>Rainin</td><td>PR-200</td><td>Gedoseerde, wegwerp tips</td></tr><tr><td>Reactieve ionen etchapparaat</td><td>SemiGroup</td><td>RIE 1000 TP</td><td>Andere leveranciers worden ook gebruikt met verschillende procesparameters</td></tr><tr><td>Masker aligner</td><td>Karl Suss</td><td>MJB3</td><td>Andere leveranciers worden ook gebruikt met verschillende procesparameters</td></tr><tr><td>UV ozon reinigingsapparaat</td><td>Jelight</td><td>Model 42</td><td>Andere leveranciers worden ook gebruikt met verschillende procesparameters</td></tr><tr><td>E-beam evaporator</td><td>CVC</td><td>SC-6000</td><td>Andere leveranciers worden ook gebruikt met verschillende procesparameters</td></tr><tr><td colspan="4">* Fabrikanten en productnamen worden uitsluitend ter wille van de volledigheid vermeld. Deze specifieke vermeldingen vormen noch een goedkeuring van het product door NIST, noch impliceren ze dat soortgelijke producten van andere bedrijven minder geschikt zouden zijn.</td></tr></tbody></table>

analyse van contact interfaces for single gan nanodraad devices

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanodraad (NW) inrichtingen gefabriceerd op SiO2 een sterke afbraak vertonen na het uitgloeien door het optreden van holtevorming in de contactpunten / SiO 2 interface. Deze leegte formatie kan kraken en delaminatie van de metalen film, die de weerstand kunnen verhogen of leiden tot een complete mislukking van de NW apparaat veroorzaken. Om de problemen in verband met vorming van holtes te pakken, werd een techniek ontwikkeld die Ni / Au contact metaal films verwijdert van de substraten om voor het onderzoek en karakterisering van het contact / substraat en contact / NW interfaces van enkele GaN NW apparaten. Deze procedure bepaalt de mate van hechting van de contactfilms aan het substraat en NWs en maakt de karakterisering van de morfologie en samenstelling van het contact interface met het substraat en nanodraden. Deze techniek is ook handig voor de beoordeling van het bedrag van de resterende verontreiniging die overblijft uit de NW schorsing eennd van fotolithografische processen op de NW-SiO 2 oppervlak voorafgaand aan metalen afzetting. De gedetailleerde stappen van deze werkwijze gepresenteerd voor het verwijderen versmolten Ni / Au contacten met Mg gedoteerde GaN NWs op een SiO2 substraat.

Een voorbeeld van SEM analyse van uitgegloeid Ni / Au films uit de SiO2 substraat met koolstof band getoond in figuur 4. Het oppervlak van een Ni / Au contact vóór verwijdering is weergegeven in figuur 4A. De onderzijde van hetzelfde gebied van dat Ni / Au film na verwijdering wordt in Figuur 4B. Vergelijking van het oppervlak en onderzijde morfologie te bepalen of er een relatie tussen de twee. Wanneer bijvoorbeeld de twee beelden worden vergeleken, blijkt d...

Een techniek ontwikkeld die Ni / Au contact metaal films verwijdert uit hun substraat te laten voor het onderzoek en karakterisering van het contact / substraat en contact / NW interfaces van enkele GaN nanodraad apparaten.

Analyse van Contact Interfaces for Single GaN Nanodraad Devices

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

Het algemene doel van deze procedure is om het mogelijk te maken de interfaces tussen het contactsubstraat en de contact-nanodraden voor enkelvoudige galliumnitride-nanodraadapparaten te onderzoeken en te karakteriseren. Dit wordt bereikt door eerst een nanodraadsuspensie te bereiden en deze op een substraat te verspreiden. De tweede stap is het depositeren van de nikkel-goudcontacten op de nanodraden en vervolgens het annealen van het monster.De laatste stap is het verwijderen van de nikkel-goudcontacten van het substraat door deze aan koolstoftape te hechten. Ten slotte wordt een scanning-elektronenmicroscoop gebruikt om de contactinterfaces te onderzoeken op de vorming van holtes. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van vragen over de verwerking van halfgeleider-nanodraden.In het bijzonder biedt dit ons een manier om te beoordelen hoe goed de metaalcontacten hechten aan de nanodraden in het omringende substraat. Een visuele demonstratie van deze methode is belangrijk, omdat de technieken voor de verspreiding van nanodraden en de overdracht van films moeilijk te leren kunnen zijn, aangezien kleine details bij de hantering en plaatsing een grote invloed kunnen hebben op de opbrengst. Ik bekeek het monster met een SEM toen ik merkte dat een deel van het metaalcontact begon los te komen van het substraat.Toen ik het van dichterbij bekeek, merkte ik dat de onderkant van het contact een zeer ongebruikelijke morfologie had. Om die morfologie van de onderzijde beter te kunnen bestuderen, heb ik deze techniek ontwikkeld. Begin met het afbreken van een klein stukje van de in hun oorspronkelijke staat gegroeide galliumnitride-nanodraden op een 1 1 1 siliciumsubstraat en plaats dit in een klein flacon met 1 ml isopropanol. Behandel het flacon 30 seconden lang met ultrasoon geluid om de nanodraden van hun dragersubstraat te verwijderen.Reinig vervolgens een siliciumwafer door deze met een driepoothouder met de voorzijde naar beneden in aceton onder te dompelen. Verwijder de wafer na vijf minuten uit het aceton en spoel beide zijden van de wafer af met een spuitfles isopropanol. Dompel de wafer daarna onder in een bekerglas met 100 milliliters isopropanol.Verwijder de wafer na vijf minuten en spoel deze af met gedeïoniseerd water voordat u deze in een volgende beker met gedeïoniseerd water plaatst. Verwijder de wafer na vijf minuten in het water en droog deze met een stroom stikstof. Sonicate het flacon met nanodraden vervolgens opnieuw gedurende 30 seconden.Pipetteer vervolgens 30 µL van de oplossing op elk van de drie regio's op het geoxideerde oppervlak van een schone kwartwafer; zorg ervoor dat de wafer waterpas staat zodat de nanowiresuspensie niet naar de randen migreert. Nadat de laatste druppel van de nanowiresuspensie is verdampt, wordt het monster in opeenvolgende baden van aceton en isopropanol geplaatst om ongewenste onzuiverheden te verwijderen.Spoel het kwart wafer vervolgens af met gedeïoniseerd water en droog het met stikstof. Gebruik geen spuitflessen en sonicate het oplosmiddel niet tijdens het reinigingsproces. Voeg een laag LOR five A liftoff toe om overmatige verwijdering van nanodraden van het oppervlak te voorkomen.Breng resist aan op de siliciumwafer met de gedispergeerde nanodraden door één tot twee milliliter resist bovenop de nanodraden toe te voegen; spin-coat het monster bij een snelheid van 300 RPM gedurende 10 seconden, gevolgd door 2000 RPM gedurende 45 seconden. Verwijder na het spinnen de resten LOR 5A van de randen van het monster door deze af te vegen met MicroChem Nano EBR PG. Plaats het monster vervolgens op een hotplate en bak het bij 150 tot 170 °C.Verwijder het monster na vijf minuten van de warmteplaat en laat het 30 seconden afkoelen. Plaats het monster na afkoeling terug in de spin-coater en voeg één tot twee milliliter mega deposit SPR 6 61 0.0 photoresist toe om het oppervlak te bedekken; spin-coat het monster gedurende 35 seconden bij 3000 RPM.Plaats het monster vervolgens op een warmteplaat en bak het één minuut lang bij 95 °C. Laad daarna het masker en vervolgens het monster in de mask-aligner. Belicht het monster met een dosis van 240 mJ/cm².Ontwikkel vervolgens de fotorezist door het monster ongeveer 60 seconden, of tot volledige ontwikkeling, te zwenken in een bekerglas met micro posit MF 26, een ontwikkelaar. Spoel het monster na ontwikkeling af met gedeïoniseerd water en droog het vervolgens met een stroom stikstof. Plaats de monsters in een UV-ozongenerator en stel ze 10 minuten lang bloot aan ozon, terwijl er ultra-zuivere zuurstof met een debiet van 80 standard cubic centimeters per minute door het apparaat stroomt.Plaats de monsters na de OZ-zonebehandeling gedurende één minuut bij kamertemperatuur in een mengsel van 10% zoutzuur. Verwijder vervolgens de monsters, spoel ze af met gedeïoniseerd water en droog ze met een stroom stikstof. Monteer de droge monsters in de elektronenstraalevaporator door ze met schroeven en klemmen aan de platin te bevestigen.Bevestig vervolgens de platin in de e-beam evaporator en plaats de nikkel- en goudkroezen in het apparaat. Pomp de kamer vacuüm tot de druk onder één micro tour ligt. Afhankelijk van de pompkracht kan dit enkele uren tot een hele nacht duren.Stel vervolgens de hoogspanning in op 10 kilovolt, zorg dat het sluiter gesloten is en begin de monsters te roteren met vijf RPM. Selecteer daarna de nikkelkroes, stel de depositiesnelheid in op 0,1 nanometer per seconde en deponeer 500 nanometer nikkel op de monsters. Laat de bron na voltooiing 15 minuten afkoelen en schakel vervolgens over naar de goudkroes.Stel de depositiesnelheid van goud in op 0,1 nanometer per seconde en deponeer 100 nanometer op de monsters. Zodra de depositie is voltooid, wacht u 10 minuten tot de gouden smeltkroes is afgekoeld, waarna u de kamer ontlucht en het Platin-monster uitlaadt. Verwijder de monsters uit de PLA en plaats ze in een bad met photoresist.Gebruik een stripper bij kamertemperatuur gedurende enkele uren om het metaal dat op de fotolak is afgezet te verwijderen. Indien gewenst kan de badtemperatuur worden verhoogd naar ongeveer 50 tot 60 °C om het proces te versnellen. Voer de lift-off na enkele uren uit. Controleer of het metaal is gescheiden van de fotolak.Gebruik een pipet of een knijpfles met photoresist-stripper om alle resterende ongewenste metalen met kracht van het oppervlak te verwijderen. Spoel vervolgens het gehele monster af met isopropanol, gevolgd door gedeïoniseerd water, en droog de monsters daarna met stikstof na verwijdering, minimaal 24 uur voordat de monsters worden geanneald.Spoel vervolgens de rapid thermal annealer door met drie delen stikstof en één deel zuurstof bij een debiet van 1,4 liters per minuut bij 650 °C gedurende vijf minuten zonder monsters erin. Verlaag daarna de temperatuur naar 550 °C. Plaats de monsters en voer de annealing uit gedurende 10 minuten.Begin met het zorgvuldig aanbrengen van een stukje koolstof tape op een SEM-pin stub-houder, zodat de tape zo glad mogelijk is. Voordat de beschermlaag van de tape wordt verwijderd, dient men met een vinger stevig op de tape te drukken zodat deze goed aan de houder hecht. Neem het monster en plaats het gebied van belang voorzichtig direct op de koolstof tape langs de rand van de houder, zodanig dat het deel van het monster dat met de pincet is gehanteerd over de rand hangt.Zodra het monster op de tape is geplaatst, mag het niet worden verwijderd om het opnieuw te positioneren. Om te voorkomen dat de folie beschadigt, dient u met een pincet stevig op de achterkant van het monster te drukken. Let erop dat u niet te hard drukt rond de randen van de montage, omdat dit ertoe kan leiden dat het monster breekt.Neem vervolgens een schoon scheermesje of scalpel en schuif dit voorzichtig tussen het substraat en de tape langs de randen van het monster, totdat het substraat eenvoudig kan worden afgepeld door het met een pincet vast te pakken. Te veel kracht kan het monster breken om te voorkomen dat de tape samen met het substraat loskomt. Plaats een pincet op het deel van de tape dat grenst aan het substraat.Bij het losscheuren moet de defecte nikkel-goudfilm aan het plakband blijven kleven; de zojuist verwijderde nikkel-goudfilm moet zo snel mogelijk met SEM worden geanalyseerd om de vers blootgestelde interface van de film te observeren voordat deze verontreinigd raakt. Hier worden SEM-beelden getoond van de Al-nikkel-goudfilm vóór en na verwijdering van het siliciumdioxidesubstraat met behulp van koolstofplakband. Het monster rechts werd vóór de metaaldepositie niet gereinigd, waardoor de residuele contaminatie zorgde voor een niet-uniforme distributie van holtes en grote macro-holtes die lijken op blaren.Een belangrijke toepassing van deze techniek is het analyseren van de morfologie van de interface tussen het contact en de nanowire, zoals te zien is in CM-beelden van de onderzijde van geneelde nikkel-goudfilms die zijn afgezet op nanowires die verspreid waren over siliciumdioxide. Siliciumsubstraten worden hier getoond. Beelden met een hoge vergroting, zoals die aan de rechterkant, maken het mogelijk om de interface tussen het contact en de nanowire te onderzoeken.Op de SCM-afbeelding rechtsonder ontbreekt de nanodraad, waardoor de interface tussen het contact en de ontbrekende draad gemakkelijker kan worden bestudeerd. De aanwezigheid van deze residuele contaminatie kan leiden tot een aanzienlijke toename van het aantal holtes dat wordt waargenomen bij de interface tussen het contact en het substraat. Door de mate van holtevorming bij de interface tussen het contact en het substraat te kwantificeren, kan de effectiviteit van verschillende reinigingsmethoden worden geëvalueerd.Deze experimenten richtten zich op de effectiviteit van verschillende reinigingsmethoden voorafgaand aan de depositie van nikkel-goud op siliciumdioxide voor het verwijderen van residuele contaminatie. Dit onderstreept het duidelijke voordeel van het gebruik van UVO Zone- en HCl-reiniging voorafgaand aan de depositie van de metalen. Na het bekijken van deze video zou u een goed beeld moeten hebben van hoe u nanodraden op een nieuw substraat deponeert, nikkelen metaalcontacten op de nanodraden aanbrengt en de metaalcontacten verwijdert om de contactinterface van de nanodraad met behulp van deze procedure te onderzoeken.Aanvullende technieken, zoals energie-dispersieve röntgenspectroscopie, kunnen worden toegepast om verdere vragen te beantwoorden, zoals die over de samenstelling van de laag.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

Dit document presenteert een gedetailleerde fabricage protocol voor gate-gedefinieerde halfgeleider laterale quantum dots op galliumarsenide heterostructuren. Deze nanoschaal apparaten worden gebruikt om enkele elektronen vangen voor gebruik als quantum bits in quantum information processing of voor andere mesoscopic experimenten zoals coherent geleidingsmetingen.

Nanofabricage van Gate-gedefinieerde GaAs / AlGaAs Lateral Quantum Dots

Er wordt een gedetailleerde procedure voor oppervlaktedoping van siliciuminterfaces gegeven. De ultra-shallow oppervlaktedoping wordt gedemonstreerd door het gebruik van fosforhoudende monolagen en een snel verhittingsproces. De methode kan worden gebruikt voor het dopen van oppervlakken met macroscopische gebieden evenals nanostructuren.

Monolaag Contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

Zilveren nanodraden kunnen tegelijkertijd elektronen en optische informatie vervoeren in de vorm van oppervlakteplasmonen. Hier wordt een procedure beschreven om een dergelijke gedeelde circuit te realiseren en de beperkingen bij het propageren van beide informatiedragers worden geëvalueerd.

Plasmonische transport evalueren in stroomvoerende zilveren nanodraden

We beschrijven de benaderingen voor de fabricage van apparaten en elektrische karakterisering van molybdeen-diselenide (MoSe2) laag halfgeleider-nanostructuren met verschillende diktes. Daarnaast wordt de fabricage van ohmse contacten voor MoSe2-laag nanokristallen beschreven door middel van de focused-ion beam depositie methode met behulp van platina (Pt) als contactmetaal.

Ohmse Contact Fabrication Met behulp van een Focused-Ion Beam Techniek en elektrische karakterisatie voor Layer halfgeleider nanostructuren

Een methode voor de groei van laagtemperatuur verticaal uitgelijnde koolstofnanobuizen, en de daaropvolgende fabricage van verticale interconnect elektrische teststructuren met behulp van halfgeleiderfabricage wordt gepresenteerd.

Fabricage van Low Temperature koolstof nanobuis Verticale Verbindingen Compatibel met halfgeleidertechnologie

We beschrijven de belangrijkste stappen voor biosensing door gebruik te maken van polysilicon nanowire field-effect transistors, inclusief de voorbereiding van het apparaat en de immobilisatie en bevestiging van een DNA moleculaire sonde op het nanowire oppervlak, evenals de voorwaarden voor DNA sensing.

Bereiding van silicium Nanowire veldeffecttransistor voor chemische en biosensoren toepassingen

In deze paper, stroom gesubsidieerde diëlektroforese blijkt voor de zelf-assemblage van nanowire apparaten. De fabricage van een silicium nanowire veld effect transistor wordt weergegeven als een voorbeeld.

Stroom-bijgewoonde diëlektroforese: Een Low-Cost methode voor de fabricage van hoogwaardige oplossing-verwerkbaar Nanowire apparaten

Hier presenteren we een protocol om te controleren het verbindingsnummer in vaste stoffen met behulp van de elektrolyt.

Elektrische-veldbesturingselement van elektronische Staten in WS2 nanoapparaten door het elektrolyt Gating

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van een gesloten type draadloze nanopore-elektrode en latere elektrochemische waardering voor één nanoparticle botsingen.

Een gesloten Type draadloze Nanopore-elektrode voor het analyseren van interne nanodeeltjes

Dit protocol beschrijft het gebruik van silicium nanodraden voor intracellulaire optische bio-modulatie van cellen in een eenvoudige en eenvoudig uit te voeren methode. De techniek is zeer aanpasbaar aan diverse celtypes en kan zowel in vitro als in vivo toepassingen worden gebruikt.

Silicium nanodraden en optische stimulatie voor onderzoeken van intra- en intercellulaire elektrische koppeling

Verken een methode voor het analyseren van contactinterfaces in GaN-nanodraadapparaten. Deze techniek maakt gedetailleerd onderzoek van contact/substraat-interfaces mogelijk met behulp van rasterelektronenmicroscopie.

Analyse van Contact Interfaces for Single GaN Nanodraad Devices

Meer video's verkennen