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

Het algemene doel van dit experiment is om de vorming van zowel hydrofiele als hydrofobe oppervlakken op siliconen aan te tonen door bestraling met kryptonfluoride en argonfluoride lasers van monsters ondergedompeld in een lage concentratie waterstofperoxide-oplossingen of methanol. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van enkele belangrijke vragen in het veld van laser-halfgeleider-interactie met betrekking tot selectieve chemische oppervlaktemodificatie van het halfgeleideroppervlak, die geschikt kan zijn voor biosensing-toepassingen. Het grote voordeel van deze techniek is dat ze kunnen worden toegepast voor het controleren van de levensvatbaarheid van het siliciumoppervlak zonder een vacuümoppervlak.

Morfologie van de halfgeleider. We hadden eerst het idee voor deze methode. We onderzoeken het U-laserbasisproces voor selectieve gebiedsvorming van oppervlaktedefecten die in de technologie worden gebruikt.

Nu als quantum mal intermixing, is een visuele demonstratie van deze methode cruciaal, omdat de bevolking van de luchtzak in de eenvoudige kamer en bestraling met de gehomogeniseerde straal van de EXIM-laser relatief moeilijke stappen zijn. Om te beginnen, gebruikt u een diamantschrijver om een eindtype fosfor obed siliciumwafer met één gepolijste kant te splijten in monsters van 12 millimeter bij zes millimeter die 380 microns dik zijn. Reinig vervolgens de monsters door ze vijf minuten in dine aceton en vervolgens in isopropylalcohol te spoelen.

Korstel vervolgens de monsters in een 0,9% hydrofluorwaterstoffluoride-oplossing gedurende één minuut om de initiële oxide te verwijderen, spoel ze vervolgens af in gedeïoniseerd water en droog ze af met een stroom hoogzuivere stikstof. Bewaar de voorbereide monsters in een met stikstof gevulde zak om oxidatie te voorkomen wanneer u klaar bent om verder te gaan. Plaats de monsters in een 0,74 millimeter hoge kamer. Vul de kamer met 0,01 tot 0,2% waterstofperoxide verdund in water of met DGAs methanol en verzegel vervolgens de kamer met een gefuseerd silicavenster dat een hoge transmissie van UV-licht heeft.

Zorg ervoor dat er geen luchtzakken in de kamer achterblijven. Bestraal het monster met een gehomogeniseerde straal op slechts twee locaties op elk monster door het aantal pulsen te verhogen van 100 tot 600 in stappen van 100 pulsen door een cirkelvormige masker, vier millimeter in diameter. Bestraal vervolgens de monsters op dezelfde manier door een esdoornbladmasker te gebruiken.

Wanneer u klaar bent, spoelt u de monsters met het geïoniseerde water en droogt u ze vervolgens met een stikstofspoeling. Verdund biotine geconjugeerd en fluoresceïne gekleurde 40 nanometer diameter nanospheren met PBS tot eenmaal 10 tot de 12e deeltjes per milliliter bij kamertemperatuur. Dompel vervolgens de met kryptonfluoride laser bestraalde monsters gedurende twee uur in deze oplossing bij kamertemperatuur. Week vervolgens de bestraalde monsters gedurende één minuut in PBS om eventuele ongebonden fluoresceïne gekleurde nanospheren van het oppervlak te elimineren.

Begin door het monster op een schone platte ondergrond te plaatsen en een druppel op de punt van de microspruit te vormen en langzaam te laten zakken tot het contact maakt met het monsteroppervlak en overgebracht wordt naar het oppervlak. Gebruik een CCD-camera om de profielafbeeldingen van de waterdruppel vast te leggen en op te slaan, meet elk contacthoek onafhankelijk op elk van de laserlocaties. Laad vervolgens de afbeeldingen in image J en gebruik de drop analysis plugin drops snake om de gemiddelde contacthoekwaarden te schatten en te berekenen.

Begin met het omzetten van de afbeeldingen in grijstinten. Omlijn vervolgens de druppelcontour van links naar rechts om de slang te initialiseren. Accepteer de curve die deze knooppunten verbindt en laat de curve evolueren door op de slangknop te drukken.

Herhaal dit proces voor elke druppel die is gefotografeerd. Bereken de gemiddelde contacthoekwaarde van vier door de laser bestraalde locaties op verschillende monsters om röntgenfoto-elektronenspectroscopie uit te voeren. Begin met het laden van de monsters in de vacuümkamer en trek een vacuüm van eenmaal 10 tot de negen.

Vervolgens verwerft u de oppervlaktegegevens in constante energiemodi van een passenergie van 50 elektronvolt. Richt een gebied van 220 micron bij 220 micron aan met behulp van een ebeam geproduceerde aluminium K-alpha emissie van 150 watt vermogen. Verwerf vervolgens hoge resolutie scans van hetzelfde geanalyseerde gebied met behulp van een passenergie van 20 elektronvolt.

Verwerk ten slotte de verworven spectra met de juiste kwantificeringssoftware in overeenstemming met de specificaties van de fabrikant. Deze contacthoekresultaten werden verkregen na een gemiddelde blootstelling van 10 minuten aan waterstofperoxide-oplossingen. De contacthoek neemt af met toenemend aantal pulsen voor alle verschillende peroxideconcentraties.

De minimale contacthoek van ongeveer 15 graden werd verkregen met behulp van zowel 0,02 en 0,01% Waterstofperoxide-oplossingen bij 500 pulsen. Röntgenfoto-elektronenspectroscopiegegevens tonen aan dat de hoeveelheden siliciumdioxide en siliciumhydroxide op de locatie bestraald door een kryptonfluoride laser groter zijn dan die op de niet-bestraalde gebieden. Aangezien oppervlakken bedekt met siliciumdioxide een minimale contacthoek hebben van 45 graden tot 50 graden en siliciumhydroxidelagen een minimale contacthoek van 13 graden hebben. De superhydrofiele siliciumhydroxide monolaag is waarschijnlijk verantwoordelijk voor de afnemende contacthoek in de bestraalde monsters.

Aangezien biotine gecoate fluorescerende nanospheren zich bij voorkeur op hydrofobe niet-bestraalde siliconenoppervlakken immobiliseren, geeft het esdoornbladpatroon dat op de groene achtergrond wordt waargenomen, het gebied van een sterk hydrofiel oppervlak weer dat is vervaardigd door de KRF-laser. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de oxidatie door blootstelling aan lucht te minimaliseren en de bubbelvorming tijdens laserbestraling te verminderen. Andere methoden, bijvoorbeeld met behulp van UV-lampen, kunnen ook worden onderzocht voor chemisch gemodificeerde oppervlakken met de mogelijkheid van materialen.

Het potentiële voordeel van deze methode is de mogelijkheid om een siliconenoppervlak van hydro