Name: Monolaag Contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-02T21:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Leer monolaag contact-doping van silicium voor halfgeleideronderzoek met behulp van organofosforverbindingen en snelle thermische annealing. Deze methode maakt ultra-ondiepe doteringsprofielen mogelijk.

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

Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door het Farkas-centrum voor lichtgeïnduceerde processen.

1. Oppervlaktereiniging
<ol>
	<li>Bereid een zure piranha-oplossing door 1:3 waterstofperoxide (30%) en geconcentreerd zwavelzuur te mengen. 
	Voorzichtigheid: Piranha-oplossingen zijn uiterst sterke en gevaarlijke oxiderende middelen en moeten met uiterste voorzichtigheid worden gebruikt. Deze oplossingen kunnen exploderen bij contact met organische oplosmiddelen. Alleen gekwalificeerd personeel met de juiste opleiding en veiligheidsuitrusting mag de procedure uitvoeren.</li>
	<li>Plaats substraten (later gebruikt als donor- en doelsubstraten) in een geschikte houder en plaats ze 15 minuten in de piranha-oplossing.</li>
	<li>Spuit monsters 3x met DI-water.</li>
	<li>Bereid basis piranha-oplossing door 1:1:5 ammoniumhydroxide (25%), waterstofperoxide (30%) en DI-water te mengen.</li>
	<li>Plaats substraten (later gebruikt als donor- en doelsubstraten) in een geschikte houder en plaats ze in de basis piranha-oplossing en plaats in ultrasoon bad bij 60 °C gedurende 8 min.</li>
	<li>Spuit monsters 3x met DI-water.</li>
	<li>Spuit monsters met ethanol en droog ze af onder een stroom stikstof.</li>
	<li>Droog monsters in een oven bij 115 °C gedurende 10 min.</li>
</ol>
2. Monolaagvorming
<ol>
	<li>Bereid een 1% v/v oplossing van tetraethyl methylenedifosfonaat in mesitylene.</li>
	<li>Plaats donorsubstraten in een drukbestendige flacon met de methylenedifosfonaat-mesityleenoplossing, sluit af en verwarm gedurende 2 uur bij 100 °C. 
	Belangrijk: Het verwarmen van het oplosmiddel in een afgesloten flacon genereert druk. Er moet voor worden gezorgd dat het gebruikte vat geschikt is en de gegenereerde druk kan weerstaan. De gesloten flacon met oplosmiddel mag niet dicht bij of boven het kookpunt van het oplosmiddel worden verwarmd. De flacon mag niet worden geopend terwijl deze heet is.</li>
	<li>Laat de flacon afkoelen, open de flacon en spoel monsters 3x in mesitylene, 3x in dichlooromethaan en droog ze af onder een stroom stikstof. 
	* Voor het doperen van nanodraden gaat u verder met stap 3, voor het doperen van wafers gaat u naar stap 5.</li>
</ol>
3. Nanodraadsynthese
<ol>
	<li>Reinig een microscoopglaasje in zuurstofplasma gedurende 2 min.</li>
	<li>Breng een paar druppels poly-L-lysine-oplossing op het glaasje aan om het volledig te bedekken, wacht 5 min en spoel af met DI-water en droog af met een stikstofstroom.</li>
	<li>Breng een paar druppels goudcolloïde-oplossing op het glaasje aan om het volledig te bedekken, wacht 2 min en spoel af met DI-water en droog af met een stikstofstroom.</li>
	<li>Verwijder organische verontreinigingen door gebruik te maken van zuurstofplasma gedurende 30 sec.</li>
	<li>Plaats het glaasje met goudpartikels in een CVD-kamer en vacuüm.</li>
	<li>Voorbereidt de kamer bij 440 °C, 35 torr en 50 sccm stroom van H2.</li>
	<li>Start het depositieproces door SiH4-gas met een stroom van 2 sccm te laten stromen. Voer het CVD-proces 30 min uit om nanodraden van ongeveer 50 µm lengte te verkrijgen.</li>
	<li>Meet de lengte van nanodraden (met SEM of met een optisch microscoop met een donkerveldfilter). Als u een optisch microscoop gebruikt, meet u de lengte van nanodraden die aan de rand van het monster staan, daar zou het gemakkelijk moeten zijn om een draad te vinden die parallel aan het oppervlak uitsteekt.</li>
</ol>
4. Nanodraden op substraat druppelen
<ol>
	<li>Suspendeer de nanodraden in ethanol. Plaats het glaasje met nanodraadfilm, bereid volgens stap 3, in een flacon en voeg ethanol toe om het glaasje te bedekken met een overtollig vloeistofniveau van ~1 cm.</li>
	<li>Soniceer de flacon gedurende 3 sec, de oplossing zou licht troebel moeten worden. 
	Belangrijk: De gesuspendeerde nanodraden hebben de neiging om zich te aggregeren aangezien de suspensie niet stabiel is; daarom zou het kort na bereiding gebruikt moeten worden, voordat de aggregatie plaatsvindt.</li>
	<li>Plaats de Si3N4/SiO2/Si substraat op een heet plaatje dat voorverwarmd is tot 150 °C. Voeg enkele druppels nanodraadsuspensie toe op het verwarmde oppervlak. Zodra de vloeistof is opgedroogd, controleert u de dichtheid van nanodraden op het oppervlak na het druppelen met behulp van een optisch microscoop met donkerveldfilter. Om een hoge opbrengst van enkele nanodraadapparaten te bereiken, moet het proces resulteren in een oppervlaktedichtheid van ongeveer 100 nanodraden per 1 mm2 met een minimale nanodraadengte van ~20 µm.</li>
</ol>
5. Snelle thermische gloeiing
<ol>
	<li>Plaats het doelsubstraat (intrinsiek Si-wafer of nanodraden die in een substraat zijn gedruppeld uit eerdere stappen) op het donorsubstraat zodat het doel naar het donorsubstraat is gericht.</li>
	<li>Plaats de twee substraten in de RTA-kamer en sluit de deur van de kamer.</li>
	<li>Evacueer de kamer, spoel met argon en vacuüm vervolgens opnieuw. Deze stap zorgt ervoor dat er geen zuurstof of andere ongewenste gasresten in de kamer achterblijven.</li>
	<li>Gloi de substraten bij de gewenste temperatuur en tijd. Het dopingniveau, aangegeven door de waarde van de laagweerstand, is afhankelijk van de gloeitijd en -temperatuur (Figuur 1). Een proces met een gloeitemperatuur van 1.000 °

<ol><li>Hazut, O., Agarwala, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+doping+of+silicon+wafers+and+nanostructures+with+phosphine+oxide+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers.</a> ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).</li>
<li>Hisamoto, D., Lee, W. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FinFET-+A+self-aligned+double-gate+MOSFET+scalable+to+20+nm%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Electron+Devices%22%5BJournal%5D)">FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 47, 2320-2325 (2000).</li>
<li>Leung, G., Chui, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+impact+of+random+dopant+fluctuation+on+nanoscale+junctionless+FinFETs%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Variability impact of random dopant fluctuation on nanoscale junctionless FinFETs.</a> IEEE Electron Device Lett. 33, 767-769 (2012).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wafer-scale%2C+sub-5+nm+junction+formation+by+monolayer+doping+and+conventional+spike+annealing%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Wafer-scale, sub-5 nm junction formation by monolayer doping and conventional spike annealing.</a> Nano Lett. 9 (2), 725-730 (2009).</li>
<li>Peercy, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Drive+to+Miniaturization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The Drive to Miniaturization.</a> Nature. 406, 1023-1026 (2000).</li>
<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%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Nanowires.</a> J. Phys. D. 39, R387-R406 (2006).</li>
<li>Gunawan, O., Wang, K., Fallahazad, B., Zhang, Y., Tutuc, E., Guha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Performance+Wire-Array+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">High Performance Wire-Array Silicon Solar Cells.</a> Prog. Photovoltaics. 19, 307-312 (2011).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., Jacobson, Z. A., Fan, Z., Alley, R. L., Javey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+nanoscale+doping+of+semiconductors+via+molecular+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers.</a> Nat. Mater. 7, 62-67 (2008).</li>
<li>Koren, E., Rosenwaks, Y., Allen, J. E., Hemesath, E. R., Lauhon, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonuniform.+Doping+distribution+along+silicon+nanowires+measured+by+kelvin+probe+force+microscopy+and+scanning+photocurrent+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nonuniform. Doping distribution along silicon nanowires measured by kelvin probe force microscopy and scanning photocurrent microscopy.</a> Appl. Phys. Lett. 95, 092105(2009).</li>
<li>Wagner, R. S., Ellis, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+vapor-liquid-solid+mechanism+of+crystal+growth+and+its+application+to+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Trans.+Metall.+Soc.+AIME%22%5BJournal%5D)">The vapor-liquid-solid mechanism of crystal growth and its application to silicon.</a> Trans. Metall. Soc. AIME. 233, 1053-1064 (1965).</li>
<li>Cui, Y., Lauhon, L. J., Gudiksen, M. S., Wang, J., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diameter-controlled+synthesis+of+single-crystal+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 78 (15), 2214-2216 (2001).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

MLCD is een eenvoudige en reproduceerbare methode. Echter, aandacht voor oppervlaktereiniging en monolaagvorming moet worden besteed. Piranha-reiniging van de oppervlakken voorafgaand aan het MLCD-proces is belangrijk, niet alleen om mogelijke onzuiverheden te vermijden, maar ook voor het initialiseren van het oppervlak voor reproduceerbare monolaagvorming die reproduceerbare resultaten tussen processen oplevert. De piranha-behandeling resulteert in hydroxylatie van oppervlaktegroepen, wat vereist is voor het binden van ...

Gecontroleerd oppervlaktedoping van halfgeleiderstructuren met macroscopische gebieden evenals op nanoschaal is belangrijk voor geavanceerde halfgeleiderapparatenarchitecturen zoals FinFet2,3, evenals voor op nanostructuren gebaseerde apparaten zoals nanodraad-gebaseerde sensoren en fotovoltaïca4-7. We hebben onlangs monolayer contactdoping (MLCD) geïntroduceerd voor herhaalbare, uniforme oppervlaktedoping van siliciuminterfaces met macroscopische en nanometrische afmetingen met controle over dopingdosis en diffusieprofiel1. Een belangrijk kenmerk van MLCD is de beperking van de monolayervorming tot een substraat dat "donor substraat" wordt genoemd. MLCD vereenvoudigt enkele van de processtappen die nodig zijn voor Monolayer Contact Doping (MLCD) en biedt aanvullende oppervlaktedopingmogelijkheden8. Zodra het donor substraat is geladen met het doping bevattende monolayer door middel van zelflimiterende oppervlaktechemie, wordt het donor substraat in contact gebracht met het substraat dat bedoeld is voor doping, "doel substraat" genoemd, en beide substraten worden geannealed terwijl ze in contact zijn. Tijdens het annealproces diffunderen dopingatomen naar zowel het donor- als het doel substraat, en worden geactiveerd bij de verhoogde temperatuur. Aangezien MLCD geen hoge energie-implantatie van dopingatomen vereist, wordt er geen structurele schade toegebracht aan het halfgeleiderrooster tijdens het proces en is er geen verdere anneal stap vereist. Goede controle over dopingdiffusie is mogelijk door de snelle thermische procesparameters te controleren. Ultra ondiepe en uniforme dopingdiffusielengtes tot enkele nanometers worden gemakkelijk bereikt. Scheiding van de monolayer van de processequentie vereenvoudigt het proces, geeft grotere controle over procesparameters en opent nieuwe mogelijkheden voor dopingschema's die niet mogelijk waren met andere methoden. Het bereiken van dopingniveaus zo hoog als de oplosbaarheidsgrens van fosfor in silicium is mogelijk door meerdere MLCD-dopingprocessen opeenvolgend toe te passen. Kortom, traditionele dopingmethoden lijden aan intrinsieke beperkingen om ultra-ondiepe dopingprofielen te fabriceren. Dit komt door inherente statistische variaties van bronconcentraties, algehele dosis en energieverdeling, die inherent zijn aan de lage implantatie-energieën die nodig zijn voor ultra-ondiepe implantatie. MLCD biedt een eenvoudige middel voor oppervlaktedoping, dit is het resultaat van de unieke kenmerken van MLCD die berusten op de nauwkeurige controle van dopingdosis en -locatie op atomische schaal door gebruik te maken van robuuste oppervlaktechemie voor het genereren van de dopingbron met zelflimiterende monolayerchemie die exclusief aan het halfgeleideroppervlak wordt gevormd.

<table><tbody><tr><td>Hoge zuiverheid siliciumwafels</td><td>Topsil</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>50 nm Si3N4/50 nm SiO2/Si wafels</td><td>Silicon Valley Microelectronics</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Zwavelzuur 98%</td><td>BioLab</td><td>19550523</td><td></td></tr><tr><td>Waterstofperoxide 30%</td><td>J.T. Baker</td><td>2190-03</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumhydroxide 25%</td><td>J.T. Baker</td><td>6051</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>J.T. Baker</td><td>8025</td><td></td></tr><tr><td>Mesityleen</td><td>Sigma</td><td>M7200</td><td></td></tr><tr><td>Dichloormethaan</td><td>Macron</td><td>4881-06</td><td></td></tr><tr><td>Tetraethylmethylendifosfonaat</td><td>Aldrich</td><td>359181</td><td></td></tr><tr><td>Minerale olie</td><td>Sigma</td><td>M3516</td><td></td></tr><tr><td>Fluorwaterstofzuur 49%</td><td>J.T. Baker</td><td>9564-06</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05</td><td></td></tr><tr><td> N-Methyl-2-pyrrolidon </td><td>J.T. Baker</td><td>9397-05</td><td></td></tr><tr><td>AZ nLOF2020</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>nLOF 2020</td><td></td></tr><tr><td>AZ 726 MIF</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>726 MIF</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-lysine oplossing</td><td>Sigma</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>Goudcolloïde oplossing</td><td>Ted Pella</td><td>82160-80</td><td></td></tr><tr><td>RTA systeem</td><td>AnnealSys</td><td>MicroAS</td><td></td></tr><tr><td>4-punts sonde weerstandsmeetsysteem</td><td>Jandel</td><td>RM3-AR</td><td></td></tr><tr><td>Masker aligner</td><td>Suss</td><td>MA06</td><td></td></tr><tr><td>E-straal verdamper</td><td>VST</td><td>TFDS-141E</td><td></td></tr><tr><td>Halfgeleider analyzator</td><td>Agilent</td><td>B1500A</td><td></td></tr><tr><td>CVD systeem</td><td>-</td><td>-</td><td>Zelfgebouwd</td></tr></tbody></table>

monolaag contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is een eenvoudige methode voor het doteren van oppervlakken en nanostructuren1. MLCD resulteert in de vorming van zeer gecontroleerde, ultra ondiepe en scherpe doteringsprofielen op nanometerschaal. In het MLCD-proces is de doteringsbron een monolaag die doteringsatomen bevat.
In dit artikel wordt een gedetailleerde procedure voor het doteren van het oppervlak van een siliciumsubstraat evenals silicium nanodraden gedemonstreerd. De fosfordoteringsbron werd gevormd met behulp van een tetraethyl methyleendiphosphonaat monolaag op een siliciumsubstraat. Dit monolaag bevattende substraat werd in contact gebracht met een ongedoteerde intrinsieke silicium doelsubstraat en geanneleerd terwijl ze in contact waren. De laagweerstand van het doelsubstraat werd gemeten met behulp van een 4-punts sonde. Intrinsieke silicium nanodraden werden gesynthetiseerd door middel van chemische dampafzetting (CVD) gebruikmakend van een damp-vloeistof-vast (VLS) mechanisme; goudpartikels werden gebruikt als katalysator voor nanodraadgroei. De nanodraden werden opgehangen in ethanol door middel van milde sonicatie. Deze suspensie werd gebruikt om de nanodraden op een siliciumsubstraat met een siliciumnitride diëlektrische toplaag te dropcasten. Deze nanodraden werden gedoteerd met fosfor op een vergelijkbare manier als gebruikt voor de intrinsieke silicium wafer. Standaard fotolithografie proces werd gebruikt om metaalelektroden te fabriceren voor de vorming van nanodraad gebaseerde veldeffecttransistor (NW-FET). De elektrische eigenschappen van een representatief nanodraadapparaat werden gemeten door een halfgeleider apparaat analist en een sondestation.

Representatieve resultaten voor het fosfor-MLCD oppervlakedopeproces worden getoond in Figuur 1. Intrinsieke siliciumwafers werden behandeld met fosfor-MLCD, wat resulteerde in een monotone afname van de waarden van de veldweerstand. De waarden van de veldweerstand nemen af bij langere uitgloeitijden en hogere uitgloeitemperaturen, zoals blijkt uit de drie curves in Figuur 1. De waarden van de veldweerstand kunnen worden gecorreleerd aan de geactiveerde dopantconcentratie. Lagere waarden...

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

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Het algemene doel van het volgende experiment is om ondiepe dotering van siliciumwafers en nanodraden te demonstreren met behulp van de monolayer-contactdoteringsmethode. Dit wordt bereikt door een donor-substraat te laten reageren met een precursoroplossing voor de vorming van een zelfgeassembleerde monolaag. De monolaag bevat potentiële doteringsatomen en dient als een goed gedefinieerde en beperkte doteringsbron.In een tweede stap wordt het donorsubstraat in contact gebracht met het targetsubstraat, waarna beide in een systeem voor snelle thermische analyse worden geplaatst. Tijdens het analyseproces ontleden de monolaagmoleculen en diffunderen en activeren de donoratomen op zowel het donor- als het targetsubstraat. Vervolgens worden de twee substraten gescheiden en wordt een opstelling met een vierpuntsproef gebruikt voor het meten van de vlakweerstand.De resultaten laten een typische afname zien in de gemeten plaatweerstandswaarden voor de doelsubstraten, uitgezet voor verschillende annealingstijden en -temperaturen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals ionenimplantatie, is dat het de eenvoudige, maar betrouwbare vorming van zeer ondiepe dopingsprofielen mogelijk maakt. Deze methode is nuttig voor oppervlaktedoping van alle wafers alsook nanostructuren.Het kan ook worden gebruikt voor andere systemen, zoals 3D-apparaatarchitecturen en meer. Identificeer het silicium en het silicone met diëlektrische substraten die als target en donor zullen dienen en bereid u voor om met piranha-oplossingen te werken. Zorg voor voldoende zure piranha-oplossing van waterstofperoxide en zwavelzuur om de substraten te bedekken, ongeveer 120 milliliters.Werk met uiterste voorzichtigheid bij het gebruik van de piranha-oplossing. Plaats de substraten in een geschikte houder. Dompel de houder gedurende 15 minuten in de piranha-oplossing.Haal na 15 minuten de houder met de monsters eruit en spoel alles drie keer af met gedeïoniseerd water. Dompel de houder en substraten vervolgens onder in ongeveer 140 milliliters van een basisperha-oplossing van ammoniumhydroxide, waterstofperoxide en gedeïoniseerd water. Plaats dit gedurende acht minuten in een ultrasoonbad bij 60 °C. Spoel de monsters na het bad drie keer af met gedeïoniseerd water, gevolgd door een spoeling met ethanol.Blaas ze vervolgens droog onder een stroom stikstof. Droog de monsters in een oven bij 115 °C gedurende 10 minuten. Bereid voor de vorming van een monolaag een volumeverhouding van 1% tetraethylmethyleendifosfaat in meline voor in een drukbestendig flacon.Er moet voldoende vloeistof zijn om de donorsubstraten te bedekken, ongeveer 20 milliliters. Gebruik in dit geval een pincet om de donorsubstraten naar het vial over te brengen en zorg ervoor dat ze volledig bedekt zijn. Sluit het vial vervolgens af.Gebruik een mineraaloliebad dat is verwarmd tot 100 °C om het vial gedurende twee uur te verwarmen. Laat het vial vervolgens drie minuten afkoelen. Open het vial en spoel de monsters drie keer met meline en drie keer met dichloormethaan.Droog ze vervolgens met een stroom stikstof. De synthese van nanowires begint met het reinigen van een microscopieglasplaat in een zuurstofplasma gedurende twee minuten.Breng enkele druppels poly-L-lysine-oplossing aan op het objectglas om het volledig te bedekken. Wacht vijf minuten, spoel vervolgens met geïoniseerd water en blaas het droog met stikstof. Breng nu enkele druppels goudcolloïd-oplossing aan op het objectglas om het volledig te bedekken.Wacht twee minuten. Spoel af met het geïoniseerde water en droog met stikstof. Verwijder organische verontreinigingen door gedurende 30 seconden zuurstofplasma te gebruiken.Ga verder door het glazen objectglas met goudnanodeeltjes in een kamer voor chemische dampafzetting te plaatsen en deze te vacuüm te trekken. Pre-equilibreer de kamer bij 440 °C en 35 tor met een stroom van 50 sccm moleculair waterstof. Start vervolgens het depositieproces door 2 sccm saline te laten stromen om nanowires van ongeveer 50 µm te verkrijgen.Voer de depositie 30 minuten lang uit. Meet na voltooiing de nanodraden via microscopie. Plaats na het meten van de draden het objectglas met de nanodraadfilm.Voeg in een flacon ethanol toe om het objectglas met ongeveer één centimeter te bedekken. Sonicate de flacon gedurende drie seconden, waarbij de oplossing licht troebel moet worden. Verwarm een warmteplaat voor tot 150 °C.Plaats vervolgens een substraat van siliciumnitride en siliciumdioxide daarop. Voeg een paar druppels van de nanowire-suspensie toe aan het verhit oppervlak. Zodra de vloeistof is opgedroogd, wordt de dichtheid van de nanowires op het oppervlak gecontroleerd met een optische microscoop met een donkerveldfilter.Om een hoog rendement van enkelvoudige nanowire-apparaten te bereiken, moet dit drop-cast-proces oppervlaktedichtheden van ongeveer 100 nanowires per vierkante millimeter opleveren, met een minimale nanowire-lengte van ongeveer 20 micrometers. Om dotering te realiseren, moeten het substraat met de nanowires en de donor met elkaar in contact worden gebracht. Plaats het doelsubstraat in de kamer voor snelle thermische analyse.Plaats het donorsubstraat op het doelsubstraat met de voorzijde richting het doelsubstraat. Start het analyseproces. Deze monsters worden onderworpen aan een opwarmfase van zes seconden.Tijd van kamertemperatuur tot een anaerobe temperatuur van 1000 °C gedurende 40 seconden. Zodra het met een monolayer-contact gedopeerde monster is gemaakt, bereidt u de meting van de weerstand voor. Neem een 1% waterstoffluoridezuuroplossing en plaats het monster hierin gedurende vijf minuten.Om de oxidelaag te verwijderen, spoelt u met geïoniseerd water. Spoel vervolgens met isopropanol en droog met stikstof. Meet de plaatweerstand met behulp van een vierpuntssonde-techniek.De typisch toegepaste stroom bedraagt 1 tot 10 µA. Gangbare fotolithografische technieken worden gebruikt om nanowire-apparaten schematisch te produceren. Begin met het monster dat nanowires bevat.Verhit het monster en centrifugeer het vervolgens. Breng een laag photoresist aan. Nadat de resist is uitgehard, wordt er een mask-aligner gebruikt om het elektrodepatroon te belichten en de monsters te ontwikkelen.Spoel de monsters af en droog ze. Gebruik vervolgens een e-beam evaporator om nikkel op de oppervlakken te verdampen. Voer tot slot de liftoff uit om de apparaten bloot te leggen, zodat succesvol gevormde nanowire veldeffecttransistor-apparaten kunnen worden gelokaliseerd en hun posities kunnen worden geregistreerd.Gebruik een optische microscoop met een donkerveldfilter. Een halfgeleider-apparaatanalyser en een probe station-opstelling worden gebruikt om de IV-curven van de geselecteerde componenten te meten. Verbind een geleidende tafel met de analyzer als de gate-terminal.Plaats vervolgens het monster erop. Verbind de probe-naalden als bron- en drainterminalen met de analyzer. Gebruik daarna de microscoopcamera van het probe-station om de probe-naalden dicht bij het device te brengen en raak de elektroden voorzichtig aan met de naalden.Ga over tot de metingen. Behandeling van intrinsieke siliciumwafers met fosfor-monolaag contactdotering resulteert in een monotone afname van de waarden van de veldweerstand als functie van de tijd; langere tijden leiden tot hogere doteringsniveaus, evenals hogere annealtemperaturen. Lagere waarden van de veldweerstand zijn gecorreleerd met de geactiveerde doteringsconcentratie, waarbij een lagere veldweerstand duidt op hogere doteringsniveaus.Een verdere verhoging van de gloeitijd zal niet leiden tot een verdere afname van de veldweerstand, aangezien de dopantdosis beperkt is. Dit diagram toont de IV-curves van nanowire veldeffecttransistoren. De zwarte curve is voor een intrinsiek device.Vergelijk dit met de blauwe curve voor de matig gedoteerde monolaag. De contact-gedoteerde FET is in het blauw weergegeven. Deze is gedurende enkele seconden gegloeid bij 900 °C.De rode curve is voor een sterk gedoteerd device, dat 10 seconden lang op 1005 °C is geanneald. Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals time-of-flight en secundaire ionenmassaspectrometrie, worden uitgevoerd om eigenschappen zoals doteringsconcentratieprofielen verder te karakteriseren. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe de mono-contact doteringsprocedure wordt gebruikt voor het maken van ultrondiepe doteringsprofielen op wafers en nanodraden.

monolayer-contact-doping-silicon-surfaces-nanowires-using

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Monolayer Contact Doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

Hier beschrijven we een eenvoudige methode voor de patronen oxide-vrij silicium en germanium met reactieve organische monolagen en demonstreren functionalisering van het patroon substraten met kleine moleculen en eiwitten. De aanpak beschermt volledig oppervlakken tegen chemische oxidatie, biedt nauwkeurige controle over de functie morfologie, en biedt direct toegang tot chemisch gediscrimineerd patronen.

Zacht Lithografische functionalisering en patroonvorming Oxide-vrij silicium en germanium

Biosensoren-interface met complexe, biologische omgevingen en het uitvoeren van gerichte opsporing door het combineren van zeer gevoelige sensoren met zeer specifieke probes verbonden aan de sensor via oppervlakte modificatie. Hier tonen we het oppervlak functionalisering van silica optische sensoren met biotine met silaan koppelingsmiddelen aan de sensor en de biologische omgeving overbruggen.

Bevestiging van biologische Probes aan Silica optische biosensoren gebruik van silaan agenten

Source: Rosenberg, M., et al. Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor. J. Vis. Exp. (2019).This video demonstrates the use of a degradable nanostructured porous silicon (PSi) film for the sustained release of nerve growth factor (NGF) to support PC12 cell differentiation. NGF is adsorbed onto the film’s pores through electrostatic interactions and is gradually released into the media by diffusion and scaffold degradation. This controlled delivery promotes PC12 cell...

Sustained Delivery of Nerve Growth Factor Using a Porous Silicon Film in Rat Pheochromocytoma 12 Cells

We rapporteren op een werkwijze in situ verandering van HF behandelde Si (001) oppervlak in een hydrofiel of hydrofoob toestand door bestralen monsters microfluïdische kamers gevuld met H 2 O 2 / H2O-oplossing (0,01% -0,5%) en methanol oplossingen met behulp van UV-gepulste laser van een relatief lage hartslag Fluence.

Selectieve Area Wijziging van Silicon Surface Bevochtigbaarheid door Pulsed UV Laser bestraling in Liquid Milieu

Het fabricageproces en experimentele karakteriseringstechnieken die relevant zijn voor enkele-elektronpompen op basis van silicium metaal-oxide-halfgeleider kwantumdots worden besproken.

Silicon metaal-oxide-halfgeleider Quantum Dots voor Single-electron Pumping

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 RT vloeibare oppervlaktepassivering techniek om de recombinatie activiteit van bulk silicium gebreken onderzoeken wordt beschreven. Voor de techniek succesvol zijn, zijn er drie belangrijke stappen noodzakelijk: (i) chemisch reinigen en etsen van silicium, (ii) onderdompeling van silicium in 15% fluorwaterstofzuur en (iii) verlichting van 1 min.

Licht Verbeterde waterstoffluoride Passiveren: Een gevoelige techniek voor het opsporen Bulk Silicon Gebreken

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

Presenteren we een gedetailleerde methode om een vervormbare laterale NIPIN fototransistor array voor gebogen beeldsensors. De fototransistor matrix met een open mesh-formulier, dat is samengesteld uit dunne silicium-eilanden en rekbare metalen interconnectoren, biedt flexibiliteit en rekbaarheid. De parameter analyzer kenmerkt de elektrische eigenschap van de gefabriceerde fototransistor.

Fabricage van flexibele beeldsensor op basis van laterale NIPIN fototransistoren

Oppervlakte fabricage methoden voor patroon afzetting van nanometer dik borstels of micron dik, kruisverwijzende films van een azlactone blok co-polymeer worden gemeld. Kritische experimentele stappen, representatieve resultaten en beperkingen van elke methode worden besproken. Deze methoden zijn handig voor het creëren van functionele interfaces met op maat gemaakte fysieke kenmerken en afstembare oppervlakte reactiviteit.

Fabriceren van reactieve oppervlakken met borstel-achtige en kruisverwijzende Films van Azlactone-matiemaatschappij blok co-polymeren

We laten zien dat de synthese van fusogenic poreuze silicon nanodeeltjes voor effectieve in vitro en in vivo oligonucleotide levering. Poreuze silicon nanodeeltjes worden geladen met siRNA vormen de kern, die is bedekt door fusogenic lipiden door middel van extrusie te vormen van de shell. Targeting deel functionalization en karakterisering van het deeltje worden opgenomen.

Synthese, Functionalization en karakterisatie van Fusogenic poreuze Silicon nanodeeltjes voor Oligonucleotide levering

Leer monolaag contact-doping van silicium voor halfgeleideronderzoek met behulp van organofosforverbindingen en snelle thermische annealing. Deze methode maakt ultra-ondiepe doteringsprofielen mogelijk.

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

Meer video's verkennen