Name: Analiza interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym gazem nanoprzewodowym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: Poznaj metodę analizy interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym nanoprzewodem GaN. Technika usuwania kontaktów Ni/Au umożliwia szczegółowe badanie morfologii powierzchni styku przy użyciu mikroskopii elektronowej.

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

Autorzy pragną podziękować osobom z Wydziału Elektroniki Kwantowej i Fotoniki Narodowego Instytutu Standardów i Technologii w Boulder, CO za ich pomoc.

GaN NW użyte w tych eksperymentach zostały wyhodowane metodą bezkatalitycznej epitaksji z wiązki molekularnej (MBE) na podłożach Si(111)9. Ogólna procedura przygotowania zawiesiny NW z podłoża z NW w stanie uprawy jest zilustrowana na rysunku 1.
1. Przygotowanie zawiesiny nanodrutowej
<ol>
	<li>Rozłupać mały (<5 mm x 5 mm) kawałek wyhodowanych NW na podłożu.</li>
	<li>Napełnij małą fiolkę z nakrętką około 1 ml izopropanolu (IPA).</li>
	<li>Umieść rozdrobniony kawałek w fiolce, zamknij nakrętkę i sonikuj przez około 30 sekund w celu usunięcia NW z podłoża. Raz przygotowane zawieszenie NW pozostaje żywotne przez dłuższy czas.</li>
</ol>
2. Przygotowanie podłoża
Użyte podłoża to mocno domieszkowane (ρ ~0,001-0,005 Ω-cm) 3-calowe wafle Si z 200 nm termicznie uprawianego SiO2 po obu stronach.
<ol>
	<li>Jeśli pożądany jest kontakt elektryczny z podłożem krzemowym, należy wytrawić tlenek z tylnej strony płytki za pomocą wytrawiacza RIE w następujących warunkach: przepływ O2 = 20 sccm, przepływ CHF3 = 50 sccm, odchylenie -240 V, 120 W przez 20 min. Ten krok pomaga również uniknąć ładowania próbki podczas mikroskopii elektronowej.</li>
	<li>Po wytrawieniu tlenkowym wyczyść wafel, zanurzając go stroną zadrukowaną do dołu za pomocą uchwytu statywu w zlewce o pojemności 1,000 ml z ~100 ml acetonu na 5 minut.</li>
	<li>Wyjmij wafel z acetonu i natychmiast spłucz obie strony wafla za pomocą butelki z alkoholem IPA na pustą zlewkę o pojemności 1 000 ml, która zostanie użyta do odpadów rozpuszczalnikowych.</li>
	<li>Powtórz krok 2 przy użyciu IPA.</li>
	<li>Powtórzyć krok 3, przepłukując płytkę dejonizowanymH2Onad zlewką na odpady rozpuszczalnika.</li>
	<li>Powtórz krok 2 przy użyciu dejonizowanegoH2O.</li>
	<li>Wysuszyć wafel za pomocą sprasowanego suchego N2.</li>
</ol>
3. Dyspersja nanoprzewodów
<ol>
	<li>Pokrój czystą wafel na 4 równe ćwiartki. Każda ćwiartka będzie miała zdeponowane 3 wzorce kontaktowe w ogólnych obszarach pokazanych na rysunkach 2A i B.</li>
	<li>Przed wydaniem należy wykonać sonifikację fiolki z zawiesiną NW w celu uzyskania jednolitego stężenia NW w zawiesinie.</li>
	<li>Ustawić mikropipetę na żądaną wielkość kropli (3-30 μl) i pobrać zawiesinę NW z fiolki.</li>
	<li>Weź kawałek podłoża (1/4 płytki), który będzie używany do dyspersji i upewnij się, że jest równy, aby zawiesina NW nie migrowała na krawędzie.</li>
	<li>Dozować zawiesinę NW na (utlenioną) przednią powierzchnię podłoża Si w ogólnym obszarze, w którym zostanie osadzony wzór kontaktowy. W razie potrzeby należy umieścić dodatkowe krople zawiesiny NW w tym samym obszarze, po całkowitym odparowaniu rozpuszczalnika z poprzedniej kropli.</li>
	<li>Powtórz krok 3.4 dla pozostałych 2 obszarów, w których będzie znajdował się wzorzec kontaktu. Nie dozuj zawiesiny NW z więcej niż 1 przebiegu wzrostu na pojedynczy kawałek podłoża (1/4 płytki), aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego. Dyspersję zawiesiny NW na podłożu zilustrowano na rysunkach 2C i D.</li>
	<li>Po odparowaniu ostatniej kropli zawiesiny NW umieścić próbkę stroną zadrukowaną do dołu w uchwycie statywu i delikatnie zanurzyć w kolejnych kąpielach acetonu i izopropanolu w celu usunięcia niepożądanych zanieczyszczeń. Spłukać w dejonizowanymH2Oi wysuszyć suszarką wN2. Nie używaj butelek ze spryskiwaczem ani nie poddawaj sonikacji rozpuszczalnika podczas tego procesu czyszczenia, aby uniknąć nadmiernego usuwania NW z powierzchni.</li>
</ol>
4. Fotolitografia wzorca kontaktowego
Użyj standardowych technik fotolitograficznych, aby stworzyć wzór kontaktu w czystym pomieszczeniu o temperaturze otoczenia ~20 °C i wilgotności względnej ~40%. Intensywność nakładek maski (krok 4.6), czas ekspozycji (krok 4.8) i czas wywoływania (krok 4.9) będą zależne od sprzętu i powinny być dostosowane tak, aby uzyskać maksymalną definicję wzoru z podcięciem oporu przed zerwaniem (LOR) wynoszącym około 0,5 μm.
<ol>
	<li>Odwiruj opór do podnoszenia na próbkę, stosując dwuetapową recepturę (1) 300 obr./min przez 10 sekund, (2) 2,000 obr./min przez 45 sek.</li>
	<li>Umieść próbkę na gorącym talerzu i piecz przez 5 minut w temperaturze 150-170 °C.</li>
	<li>Usunąć próbkę i pozostawić do ostygnięcia na 30 sekund, a następnie odwirować na fotorezyście, stosując dwuetapową recepturę (1) 1,000 obr./min przez 3 sekundy (2) przy 5,000 obr./min przez 45 sekund.</li>
	<li>Umieść próbkę na gorącym talerzu i piecz przez 1 minutę w temperaturze 115 °C.</li>
	<li>Pozostawić próbkę do ostygnięcia na 1 minutę.</li>
	<li>Skalibruj nakładkę maski do natężenia światła ~1.90 mW/cm2.</li>
	<li>Załaduj próbkę do wyrównywacza maski, z zainstalowaną maską odpowiednią dla wzorca kontaktu.</li>
	<li>Doprowadzić próbkę do kontaktu z maską i wystawić próbkę na 24 sekundy.</li>
	<li>Wywołać fotorezystor, obracając próbkę w zlewce wywoływacza przez 21 sekund.</li>
	<li>Spłukać dejonizowanymH2Oi wysuszyć suszarkąN2.</li>
</ol>
5. Wstępna obróbka próbki przed osadzaniem metalu
Przed załadowaniem próbek do parownika wiązki elektronów w celu osadzenia metalu, poddaj wzorzystej płytce obróbkę ozonem UV i kąpiel HCl:H2O.
<ol>
	<li>Załaduj próbki do generatora ozonu UV na 10 minut o natężeniu przepływu O2 o bardzo wysokiej czystości wynoszącym 80 sccm.</li>
	<li>Po poddaniu działaniu ozonu UV próbki należy umieścić w roztworze HCl:H2O (1:10) na 1 minutę w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przepłukać próbki dejonizowanymH2Oi delikatnie wysuszyć suszarkąN2.</li>
</ol>
6. Parowanie wiązki elektronów w metalach kontaktowych
<ol>
	<li>Natychmiast po obróbce wstępnej zamontuj próbki na płycie za pomocą i klipsów i zamocuj płytę w parowniku z wiązką elektroniczną. Upewnij się, że dostępna jest wystarczająca ilość Ni i Au do osadzania.</li>
	<li>Przepompuj komorę, aż ciśnienie spadnie poniżej 1,3 x 10-3 Pa (1 μTorr) (może być konieczne pompowanie przez noc).</li>
	<li>Ustaw wysokie napięcie na 10 kV i rozpocznij obracanie próbek z prędkością 5 obr./min. Upewnij się, że migawka jest zamknięta.</li>
	<li>Wybierz tygiel Ni i wprowadź parametry Ni do monitora szybkości kryształu. Osadzać 50 nm (500 A) Ni przy szybkości osadzania ~0,1 nm/s.</li>
	<li>Gdy źródło Ni wystarczająco ostygnie (~15 min), przełącz się na tygiel Au, zmień parametry na te dla Au i zdeponuj 100 nm (1000 A) Au z szybkością osadzania ~0,1 nm/sek.</li>
	<li>Gdy tygiel Au ostygnie (~10 min), należy otworzyć komorę odpowietrzającą i rozładować płytę próbki. Jeśli nie masz pewności co do grubości metalu, użyj profilometru, aby określić grubość Ni/Au.</li>
</ol>
7. Kontaktowy metalowy lift-off
<ol>
	<li>Wyjmij próbki z płyty dociskowej i umieść w kąpieli do usuwania powłok fotorezystowych w temperaturze pokojowej na kilka godzin, aby usunąć metal osadzony na fotorezyście. W razie potrzeby podnieś temperaturę kąpieli do około 50-60 °C, aby przyspieszyć podnoszenie.</li>
	<li>Jeśli metal nie odpadnie całkowicie, użyj butelki ze spryskiwaczem Remover PG, aby na siłę usunąć pozostały niepożądany metal z powierzchni. Nie należy poddawać soniku próbki, ponieważ może to spowodować oderwanie nanodrutów od metalu.</li>
	<li>Spłukać Remover PG z próbki z IPA do zlewki na odpady rozpuszczalnika i umieścić próbkę w zlewce z czystym IPA.</li>
	<li>Powtórzyć krok 7.3 przy użyciu dejonizowanegoH2O, a następnie wydmuchać próbkę do sucha za pomocąN2.</li>
</ol>
8. Skontaktuj się z Anneal
Przetestuj urządzenia przed wyżarzaniem kontaktowym, aby porównać je z urządzeniami wyżarzonymi w celu porównania. Wyżarzanie kontaktowe folii Ni/Au należy przeprowadzić za pomocą szybkiego wyżarzacza termicznego (RTA) z N2/O2 (3:1) o bardzo wysokiej czystości jako gazem procesowym.
<ol>
	<li>Odczekaj co najmniej 24 godziny po usunięciu metalu kontaktowego przed wyżarzaniem próbek, aby upewnić się, że metalowe styki osiągnęły równowagę po osadzaniu.</li>
	<li>Przedmuchnąć RTA, uruchamiając N2/O2 w temperaturze 650 °C przez 5 minut bez żadnych próbek.</li>
	<li>Załadować próbki i wyregulować natężenie przepływu N2/O2 do 1,4 SLPM.</li>
	<li>Wyżarzanie próbek w temperaturze 550 °C przez 10 min. Szybkość narastania temperatury wynosiła ~500 °C/min.</li>
</ol>
9. Usuwanie filmu Ni/Au
Ponieważ usuwanie filmu Ni/Au jest procesem destrukcyjnym, urządzenia są zazwyczaj obrazowane i testowane przed tym krokiem. Procedura usuwania filmu Ni/Au jest zilustrowana na rysunku 3.
<ol>
	<li>Odczekaj co najmniej 24 godziny po wyżarzaniu kontaktowym przed usunięciem folii Ni/Au.</li>
	<li>Rozłup kawałek próbki z obszaru zainteresowania. Upewnij się, że rozmiar próbki jest wystarczająco duży, aby można było chwycić krawędzie pęsetą bez dotykania obszaru zainteresowania.</li>
	<li>Zabezpiecz mocowanie króćca kołka SEM w uchwycie tak, aby uchwyt można było łatwo przenieść lub wyjąć.</li>
	<li>Umieść kawałek przewodzącej taśmy węglowej płasko na powierzchni mocowania. Kawałek taśmy węglowej powinien być większy niż obszar folii, która ma zostać usunięta. Przewodząca zakładka węglowa, która jest dokładnym rozmiarem powierzchni montażowej, bardzo dobrze sprawdza się w tym zastosowaniu. Powoli i ostrożnie przyklejaj taśmę węglową lub zakładkę do powierzchni montażowej, aby upewnić się, że powierzchnia jest tak gładka, jak to możliwe.</li>
	<li>Przed usunięciem podkładu taśmy należy mocno docisnąć taśmę palcem, tak aby mocno przylegała do powierzchni montażowej. Jest to bardzo ważne, aby taśma nie odpadła wraz z próbką.</li>
	<li>Weź rozszczepiony kawałek próbki i delikatnie połóż obszar zainteresowania bezpośrednio na taśmie węglowej wzdłuż krawędzi uchwytu, tak aby obszar próbki, który był używany do obsługi pęsetą, zwisał z krawędzi (Rysunek 3A). Po umieszczeniu próbki na taśmie nie należy jej wyjmować w celu zmiany położenia, aby uniknąć zniszczenia folii Ni/Au.</li>
	<li>Mocno dociśnij tył próbki za pomocą kleszczy (Rysunek 3B). Uważaj, aby nie naciskać zbyt mocno na sample wokół krawędzi mocowania, ponieważ może to spowodować pęknięcie próbki.</li>
	<li>Aby usunąć podłoże, weź czystą żyletkę lub skalpel i delikatnie wsuń go między podłoże a taśmę wzdłuż krawędzi próbki (Rysunek 3C). Ostrożnie powtórz ten proces, za każdym razem popychając żyletkę nieco dalej, aż podłoże będzie można łatwo oderwać, chwytając je pęsetą. Użycie zbyt dużej siły może spowodować uszkodzenie próbki. Aby zapobiec odklejaniu się taśmy od podłoża, umieść parę kleszczyków lub sondę na obszarze taśmy, który przylega do podłoża podczas podważania podłoża (Rysunek 3C). Wyżarzona folia Ni/Au powinna pozostać przyklejona do taśmy (Rysunek 3D). Wykonanie tego kroku zajmie średnio około 1 minuty.</li>
	<li>Zobrazuj nowo usuniętą folię Ni/Au za pomocą SEM tak szybko, jak to możliwe, aby obserwować nowo naświetloną powierzchnię styku folii, zanim zostanie ona zanieczyszczona.</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>

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Przedstawiona technika pozwala na analizę mikrostruktury kontakt/podłoże oraz kontakt/NW pojedynczych urządzeń NW. Głównymi zaletami tej techniki są jej niski koszt i prostota. Pozwala na analizę jakościową i ilościową granicy faz kontaktu w dużej skali z podłożem, jak również w skali submikrometrycznej z poszczególnymi NW. Zastosowanie taśmy węglowej do usuwania filmu i króćców SEM do montażu próbki umożliwia analizę przy użyciu technik charakteryzacji, które wymagają czystego środowiska niskociśnieniowego. Oprócz wykor...

Urządzenia z pojedynczym NW są wytwarzane przez rozproszenie zawiesiny NW na podłożu izolacyjnym i tworzenie podkładek kontaktowych na podłożu za pomocą konwencjonalnej fotolitografii i osadzania metali, co skutkuje losowo utworzonymi urządzeniami z dwoma terminalami. Gruba folia SiO2 na płytce Si jest zwykle stosowana jako podłoże izolacyjne1,2. W przypadku metali osadzonych na powierzchni SiO2 częstym problemem wynikającym z obróbki cieplnej jest występowanie pustych przestrzeni na granicy faz metal/SiO2. Oprócz pękania i rozwarstwiania się folii metalowej, to tworzenie się pustek może negatywnie wpłynąć na wydajność urządzenia ze względu na wzrost rezystancji spowodowany zmniejszeniem powierzchni styku. Styki Ni/Au utlenione w atmosferach N2 / O2 są dominującym schematem styku stosowanym do p-GaN3-7. Podczas obróbki cieplnej w N2/O2 Ni dyfunduje na powierzchnię, tworząc NiO, a Au dyfunduje w dół do powierzchni podłoża.
W tej pracy wykazano, że nadmierne tworzenie się pustek na interfejsach kontakt/NW i kontakt/SiO2 występuje podczas wyżarzania styków Ni/Au do NW na SiO28. Morfologia powierzchni wyżarzonej warstwy Ni/Au nie wskazuje jednak na istnienie pustek ani na stopień, w jakim doszło do powstania pustek. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy technikę usuwania styków Ni/Au i GaN NW z podłoży SiO2/Si w celu analizy granicy faz kontaktu z podłożem i NW. Technika ta może być stosowana do usuwania wszelkich struktur kontaktowych, które mają słabą przyczepność do podłoża. Folie Ni/Au z zatopionymi w nich GaN NW są usuwane z podłoża SiO2 za pomocą taśmy węglowej. Taśma węglowa jest przyklejana do standardowego mocowania szpilki w celu scharakteryzowania za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wraz z kilkoma innymi narzędziami. Opisano szczegółową procedurę wytwarzania pojedynczych urządzeń GaN NW oraz analizę morfologii ich interfejsu kontaktowego.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><silne>ODCZYNNIKI i MATERIAŁY</td></tr><tr><td>Odporność na podnoszenie</td><td>MicroChem</td><td>LOR 5A</td><td>Różni się w zależności od zastosowania</td></tr><tr><td>Fotorezystor</td><td>Shipley</td><td>1813</td><td>Różni się w zależności od zastosowania</td></tr><tr><td>Deweloper</td><td>Rohm i Haas Electronic Materials</td><td>MF CD-26</td><td>Różni się w zależności od zastosowania</td></tr><tr><td>Ściągacz</td> <td>PhotoresistMicroChem</td><td>Nano Remover PG</td><td>Różni się w zależności od zastosowania</td></tr><tr><td>Źródło Ni</td><td>Międzynarodowe materiały zaawansowane</td><td>Czystość</td><td></td>99,999%</tr><tr><td>Źródło Au Źródło</td><td>Międzynarodowe materiały zaawansowane</td><td>99,999% czystości</td><td></td></tr><tr><td>Wafle SiO2/Si Dolina Krzemowa</td><td></td><td>Microelectronics 3-calowe < 100> N/S 0,001-0,005 ohm-cm, tlenek</td><td></td>termiczny 200 nm</tr><tr><td>Taśma</td><td>węglowa SPI Supplies</td><td>5072, 8 mm wide</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Rozpuszczalniki są standardowymi półprzewodnikami lub klasy badawczej. Dostawca nie jest ważny dla wyniku eksperymentu.</td></tr><tr><td colspan="4">Reaktywne gazy jonowe trawiące i gazy do wyżarzania termicznego mają wysoką czystość. Dostawca nie jest ważny dla wyniku eksperymentu.</td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>Myjka ultradźwiękowa</td><td>Cole-Palmer</td><td>EW-08849-00</td><td>Mikropipeta małej mocy</td></tr><tr><td></td><td>Rainin</td><td>PR-200</td><td>Metered, wskazówki dotyczące utylizacji</td></tr><tr><td>Wytrawiacz jonów reaktywnych</td><td>SemiGroup</td><td>RIE 1000 TP</td><td>Inni dostawcy również używane z różnymi parametrami procesu</td></tr><tr><td>Wyrównywacz masek</td><td>Karl Suss</td><td>MJB3</td><td>Inni dostawcy również używane z różnymi parametrami procesu</td></tr><tr><td>Środek czyszczący ozonem UV</td><td>Jelight</td><td>Model 42</td><td>Inni dostawcy również używani z różnymi parametrami procesu</td></tr><tr><td>Parownik wiązki elektronowej</td><td>CVC</td><td>SC-6000</td><td>Inni dostawcy również używali z różnymi parametrami procesu</td></tr><tr><td colspan="4">* Producenci i nazwy produktów są podane wyłącznie w celu zapewnienia kompletności. Te konkretne cytaty ani nie stanowią poparcia dla produktu przez NIST, ani nie sugerują, że podobne produkty innych firm byłyby mniej odpowiednie.</td></tr></tbody></table>

analiza interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym gazem nanoprzewodowym

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Pojedyncze urządzenia nanoprzewodowe (NW) GaN wykonane na SiO2 mogą wykazywać silną degradację po wyżarzaniu z powodu wystąpienia powstawania pustych przestrzeni na styku styku/SiO2. To tworzenie się pustek może powodować pękanie i rozwarstwianie folii metalowej, co może zwiększyć opór lub doprowadzić do całkowitej awarii urządzenia NW. W celu rozwiązania problemów związanych z powstawaniem pustych przestrzeni opracowano technikę, która usuwa kontaktowe warstwy metalowe Ni/Au z podłoży, aby umożliwić zbadanie i scharakteryzowanie interfejsów kontakt/podłoże i kontakt/NW pojedynczych urządzeń GaN NW. Procedura ta określa stopień przyczepności warstw kontaktowych do podłoża i NW oraz pozwala na scharakteryzowanie morfologii i składu granicy faz kontaktowych z podłożem i nanodrutami. Technika ta jest również przydatna do oceny ilości zanieczyszczeń resztkowych, które pozostają po zawiesinie NW i z procesów fotolitograficznych na powierzchni NW-SiO2 przed osadzaniem metalu. Przedstawiono szczegółowe etapy tej procedury w celu usunięcia wyżarzonych styków Ni/Au do GaN NW domieszkowanych Mg na podłożu SiO2.

Przykład analizy SEM wyżarzonych warstw Ni/Au usuniętych z podłoża SiO2 za pomocą taśmy węglowej przedstawiono na Ryc. 4. Powierzchnię kontaktu Ni/Au przed usunięciem pokazano na Ryc. 4A. Dolną stronę tego samego obszaru tej konkretnej warstwy Ni/Au po usunięciu przedstawiono na Ryc. 4B. Porównanie morfologii powierzchni i dolnej strony może pomóc w ustaleniu, czy istnieje między nimi związek. Na przykład po porównaniu obu obrazów można zauważyć, że ciemne pla...

Opracowana została technika, która usuwa kontaktowe warstwy metalowe Ni/Au z ich podłoża, aby umożliwić zbadanie i scharakteryzowanie interfejsów kontakt/podłoże i kontakt/NW pojedynczych urządzeń nanoprzewodowych GaN.

Analiza interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym gazem nanoprzewodowym

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest umożliwienie badania i charakterystyki interfejsów między podłożem kontaktowym a nanodrutem w przypadku pojedynczych urządzeń z nanodrutów azotku galu. Osiąga się to poprzez wstępne przygotowanie zawiesiny nanodrutów i jej rozproszenie na podłożu. Drugim krokiem jest osadzenie kontaktów niklowo-złotych na nanodrutach, a następnie wyżarzenie próbki.Ostatnim krokiem jest usunięcie niklowo-złotych kontaktów analitycznych z podłoża poprzez przyklejenie ich do taśmy węglowej. W końcowej fazie wykorzystuje się skaningowy mikroskop elektronowy do zbadania interfejsów kontaktów pod kątem powstawania pustek. Metoda ta może pomóc w rozwiązaniu kwestii dotyczących przetwarzania nanodrutów półprzewodnikowych.W szczególności pozwala nam to ocenić, jak dobrze kontakty metalowe przylegają do nanodrutów w podłożu. Wizualna demonstracja tej metody jest istotna, ponieważ techniki rozpraszania nanodrutów i przenoszenia filmu mogą być trudne do opanowania, a drobne szczegóły dotyczące obchodzenia się z nimi i ich rozmieszczania mogą mieć znaczący wpływ na wydajność. Podczas badania próbki za pomocą SEM zauważyłem obszar, w którym kontakt metalowy zaczął odrywać się od podłoża.Przy bliższym przyjrzeniu się zauważyłem, że dolna strona kontaktu posiada bardzo nietypową morfologię. Aby dokładniej zbadać tę morfologię dolnej strony, opracowałem następującą technikę: najpierw należy odłupać niewielki fragment nanodrutów azotku galu wyhodowanych na podłożu krzemowym (1 1 1) i umieścić go w małej fiolce z 1 mL izopropanolu. Następnie fiolkę należy poddać sonikacji przez 30 s, aby oddzielić nanodruty od ich podłoża kotwiczącego.Następnie należy oczyścić podłoże krzemowe, zanurzając je stroną aktywną do dołu w acetonie za pomocą uchwytu trójnogiego. Po pięciu minutach należy wyjąć podłoże z acetonu i opłukać obie jego strony, używając butelki z izopropanolem. Następnie podłoże należy zanurzyć w zlewce zawierającej 100 milliliters izopropanolu.Po pięciu minutach wyjmij podłoże krzemowe i opłucz je wodą dejonizowaną, a następnie umieść w kolejnym zlewce z wodą dejonizowaną. Po pięciu minutach w wodzie wyjmij podłoże i osusz je strumieniem azotu. Ponownie poddaj fiolkę z nanodrutami sonikacji przez 30 sekund.Następnie nanieś pipetą 30 µL roztworu na każdy z trzech obszarów utlenionej powierzchni czystego podłoża krzemowego (ćwiartki wafla), upewniając się, że podłoże znajduje się w poziomie, aby zawiesina nanodrutów nie spłynęła w stronę krawędzi. Po odparowaniu ostatniej kropli zawiesiny nanodrutów umieść próbkę w kolejnych kąpielach z acetonem i izopropanolem w celu usunięcia niepożądanych zanieczyszczeń.Następnie opłucz ćwiartkę wafla w wodzie dejonizowanej i osusz azotem. Podczas procesu czyszczenia nie należy używać butelek z rozpylaczem ani nie poddawać rozpuszczalnika sonikacji. Aby uniknąć nadmiernego usunięcia nanodrutów z powierzchni, nałóż warstwę LOR five A liftoff.Nanieś rezyst na podłoże krzemowe z rozproszonymi nanodrutami, dodając jeden do dwóch mililitrów rezystu na wierzch nanodrutów. Próbkę poddaj procesowi spin-coatingu przy prędkości 300 RPM przez 10 sekund, a następnie przy 2000 RPM przez 45 sekund. Po wirowaniu usuń pozostałości LOR five A z krawędzi próbki, przecierając je za pomocą micro chem nano EBR pg. Następnie przenieś próbkę na płytkę grzejną i wypal w temperaturze od 150 do 170 °C.Po pięciu minutach zdejmij próbkę z płyty grzejnej i poczekaj 30 sekund, aż ostygnie. Po ostygnięciu umieść próbkę z powrotem w urządzeniu do powlekania wirowego i dodaj od jednego do dwóch mililitrów fotorezystu mega deposit SPR 6 61 0.0, aby pokryć powierzchnię. Wykonaj powlekanie wirowe próbki przez 35 sekund przy prędkości 3000 RPM.Następnie przenieś próbkę na płytkę grzewczą i wygrzewaj ją przez jedną minutę w temperaturze 95 °C. Następnie umieść maskę, a potem próbkę w urządzeniu do wyrównywania masek. Naświetl próbkę dawką 240 mJ/cm².Następnie wywołaj fotorezyst, obracając próbkę w zlewce z wywoływaczem Micro Posit MF 26 przez około 60 sekund lub do pełnego wywołania. Po wywołaniu opłucz próbkę wodą dejonizowaną, a następnie osusz ją strumieniem azotu. Umieść próbki w generatorze ozonu UV i poddaj je działaniu ozonu przez 10 minut, przepuszczając przez urządzenie tlen o ultra wysokiej czystości z przepływem 80 standard cubic centimeters per minute.Po obróbce w strefie ozonowej umieść próbki w 10% roztworze kwasu solnego na jedną minutę w temperaturze pokojowej. Następnie wyjmij próbki, opłucz je wodą dejonizowaną i wysusz strumieniem azotu. Zamocuj wysuszone próbki w parowniku wiązkowym, przytwierdzając je do platyny za pomocą śrub i klipsów.Następnie zamocuj platynę w parowniku wiązką elektronową i wprowadź tygle z niklem i złotem do urządzenia. Odsysaj powietrze z komory, aż ciśnienie spadnie poniżej 1 µTorr. W zależności od wydajności pompy może to zająć od kilku godzin do całej nocy.Następnie ustaw wysokie napięcie na 10 kilowoltów, upewnij się, że migawka jest zamknięta i rozpocznij obracanie próbek z prędkością 5 RPM. Następnie wybierz tygiel niklowy, ustaw szybkość osadzania na 0,1 nanometra na sekundę i nanieś 500 nanometrów niklu na próbki. Po zakończeniu pozwól źródłu ostygnąć przez 15 minut, a następnie przełącz na tygiel złoty.Ustaw szybkość osadzania złota na 0,1 nanometra na sekundę i nałóż warstwę 100 nanometrów na próbki. Po zakończeniu procesu osadzania odczekaj 10 minut, aż tygiel ze złotem ostygnie, a następnie odpowietrz komorę i wyjmij próbkę Platin. Wyjmij próbki z PLA i umieść je w kąpieli z fotorezystu.Pozostawić w roztworze usuwającym w temperaturze pokojowej przez kilka godzin, aby oddzielić metal osadzony na fotorezyście; w razie potrzeby podgrzać kąpiel do około 50 do 60 °C w celu przyspieszenia procesu. Przeprowadzić proces lift-off po kilku godzinach. Sprawdzić, czy metal oddzielił się od fotorezysty.Za pomocą pipety lub butelki z rozpylaczem nanieś preparat do usuwania fotorezystu, aby siłowo usunąć wszelkie pozostałości niepożądanego metalu z powierzchni. Następnie przepłucz całą próbkę izopropanolem, a potem wodą dejonizowaną, i osusz próbki azotem po usunięciu preparatu; odczekaj co najmniej 24 h przed wyżarzaniem próbek.Następnie przeprowadź płukanie urządzenia do szybkiego wyżarzania termicznego mieszaniną trzech części azotenu i jednej części tlenu przy szybkości przepływu 1,4 litrów na minutę w temperaturze 650 °C przez pięć minut bez umieszczonych wewnątrz próbek. Następnie obniż temperaturę do 550 °C. Włóż próbki i poddaj je wyżarzaniu przez 10 minut.Pracę należy rozpocząć od ostrożnego przyklejenia kawałka taśmy węglowej do podstawki (stub) do pinów SEM w taki sposób, aby taśma była jak najbardziej gładka. Przed zdjęciem warstwy ochronnej taśmy, należy mocno docisnąć ją palcem do podstawki, aby zapewnić jej trwałe przyleganie. Następnie należy wziąć próbkę i delikatnie położyć obszar zainteresowania bezpośrednio na taśmie węglowej wzdłuż krawędzi podstawki, tak aby fragment próbki, który służył do manipulacji pęsetą, wystawał poza krawędź.Po umieszczeniu próbki na taśmie nie należy jej przesuwać w celu zmiany pozycji. Aby uniknąć uszkodzenia filmu, należy mocno docisnąć tył próbki za pomocą pęsety. Należy uważać, aby nie naciskać zbyt mocno krawędzi uchwytu, ponieważ może to doprowadzić do pęknięcia próbki.Następnie należy wziąć czyste żyletkę lub skalpel i delikatnie wsunąć ostrze pomiędzy podłoże a taśmę wzdłuż krawędzi próbki, aż do momentu, gdy podłoże będzie można łatwo oddzielić, chwytając je pęsetą. Zastosowanie zbyt dużej siły może doprowadzić do uszkodzenia próbki, aby zapobiec oderwaniu się taśmy wraz z podłożem. Przyłożyć pęsetę do fragmentu taśmy sąsiadującego z podłożem.Podczas podważania, uszkodzona warstwa niklowo-złota powinna pozostać przytwierdzona do obrazu na taśmie; nowo usuniętą warstwę niklowo-złotą należy zbadać za pomocą SEM tak szybko, jak to możliwe, aby zaobserwować nowo odsłonięty interfejs warstwy przed jego zanieczyszczeniem. Przedstawione tutaj obrazy SEM pokazują aluminiową warstwę niklowo-złotą przed i po usunięciu z podłoża z dwutlenku krzemu za pomocą taśmy węglowej. Próbka po prawej stronie nie została poddana czyszczeniu przed osadzaniem metalu, a pozostałe zanieczyszczenia spowodowały nierównomierny rozkład pustek oraz duże makropustki przypominające pęcherze.Jednym z istotnych zastosowań tej techniki jest analiza morfologii interfejsu styku nanodrutów, przedstawiona na obrazach CM spodniej strony odwarstwionych filmów niklowo-złotych, które zostały naniesione na nanodruty rozproszone na podłożach z dwutlenku krzemu. Podłoża krzemowe są tutaj pokazane. Obrazy o dużym powiększeniu, takie jak te widoczne po prawej stronie, umożliwiają badanie interfejsu styku nanodrutów.Obraz SCM w prawym dolnym rogu nie przedstawia nanodrutu, co pozwala na łatwiejszą analizę interfejsu między kontaktem a brakującym drutem. Obecność tego resztkowego zanieczyszczenia może spowodować znaczny wzrost liczby pustek obserwowanych na interfejsie kontakt-podłoże. Poprzez ilościowe określenie stopnia tworzenia się pustek na interfejsie kontakt-podłoże można ocenić skuteczność różnych metod czyszczenia.Eksperymenty te koncentrowały się na skuteczności różnych metod czyszczenia przed osadzaniem niklu i złota na dwutlenku krzemu w celu usunięcia pozostałych zanieczyszczeń. Wskazuje to na oczywistą przewagę stosowania czyszczenia w strefie UVO oraz HCl przed osadzaniem metali. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć jasne wyobrażenie o tym, jak rozproszyć nanodruty na nowym podłożu, osadzić niklowe kontakty metaliczne do nanodrutów oraz usunąć kontakty metaliczne w celu zbadania interfejsu styku nanodrutów przy użyciu tej procedury.W celu odpowiedzi na dodatkowe pytania, np. dotyczące składu warstwy, można zastosować dodatkowe techniki, takie jak spektroskopia rentgenowska z dyspersją energii.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Analiza interfejsów kontaktowych dla pojedynczych urządzeń na nanodrutach GaN

Opisujemy protokół produkcji i pomiaru urządzeń dla biosensorów wysokiej częstotliwości opartych na nanorurkach węglowych. Technika wykrywania wysokiej częstotliwości łagodzi podstawowy efekt ekranowania jonowego (Debye) i umożliwia pracę biosensora z nanorurkami w roztworach o wysokiej sile jonowej, w których zawodzą konwencjonalne bioczujniki elektroniczne. Nasza technologia stanowi unikalną platformę dla elektronicznych bioczujników przyłóżkowych (POC) działających w warunkach fizjologicznie...

Wytwarzanie nanoelektronicznego biosensora wysokiej częstotliwości z nanorurek węglowych do wykrywania w roztworach o wysokiej sile jonowej

Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół wytwarzania półprzewodnikowych bocznych kropek kwantowych zdefiniowanych przez bramkę na heterostrukturach arsenku galu. Te nanoskalowe urządzenia są używane do wychwytywania kilku elektronów w celu wykorzystania ich jako bitów kwantowych w kwantowym przetwarzaniu informacji lub do innych eksperymentów mezoskopowych, takich jak pomiary przewodności koherentnej.

Nanowytwarzanie bocznych kropek kwantowych GaAs/AlGaAs zdefiniowanych przez bramkę

Szczegółowa procedura domieszkowania powierzchni interfejsów krzemowych jest podana. Ultrapłytkie domieszkowanie powierzchni jest demonstrowane poprzez zastosowanie monowarstw zawierających fosfor i szybki proces wyżarzania. Metoda może być stosowana do domieszkowania makroskopowych powierzchni powierzchniowych, a także nanostruktur.

Jednowarstwowe domieszkowanie kontaktowe powierzchni krzemowych i nanodrutów przy użyciu związków fosforoorganicznych

Srebrne nanodruty mogą jednocześnie transportować elektrony i informacje optyczne w postaci plazmonów powierzchniowych. Opisano tutaj procedurę realizacji takiego wspólnego obwodu i oceniane są ograniczenia w propagacji obu nośników informacji.

Ocena transportu plazmonicznego w przewodzących prąd nanodrutach srebra

Opisujemy podejścia do wytwarzania urządzeń i charakterystyki elektrycznej nanostruktur półprzewodnikowych z warstwy diselenku molibdenu (MoSe2) o różnych grubościach. Ponadto opisano wytwarzanie styków omowych dla2-warstwowych nanokryształów MoSe metodą osadzania wiązki jonów z użyciem platyny (Pt) jako metalu kontaktowego.

Wytwarzanie kontaktów omowych przy użyciu techniki skupionej wiązki jonów i charakterystyki elektrycznej warstwowych nanostruktur półprzewodnikowych

Przedstawiono metodę hodowli niskotemperaturowych, pionowo ustawionych nanorurek węglowych, a następnie wytwarzania pionowych struktur testowych połączeń elektrycznych przy użyciu wytwarzania półprzewodników.

Produkcja niskotemperaturowych pionowych połączeń z nanorurek węglowych kompatybilnych z technologią półprzewodnikową

Opisujemy kluczowe etapy biodetekcji za pomocą tranzystorów polowych z polikrzemu nanoprzewodowego, w tym przygotowanie urządzenia oraz immobilizację i potwierdzenie sondy molekularnej DNA na powierzchni nanodrutu, a także warunki do wykrywania DNA.

Przygotowanie tranzystora polowego z nanodrutu krzemowego do zastosowań chemicznych i biosensorycznych

W tym artykule pokazano dielektroforezę wspomaganą przepływem dla samoorganizacji urządzeń nanoprzewodowych. Jako przykład pokazano wytwarzanie tranzystora polowego z nanodrutu krzemowego.

Dielektroforeza wspomagana przepływem: tania metoda wytwarzania wysokowydajnych urządzeń nanoprzewodowych przetwarzalnych w roztworze

Tutaj prezentujemy protokół do kontrolowania liczby nośników w ciałach stałych za pomocą elektrolitu.

Sterowanie polem elektrycznym stanów elektronowych w nanourządzeniach WS2 za pomocą bramkowania elektrolitu

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej typu zamkniętego i późniejszego elektrochemicznego pomiaru zderzeń pojedynczych nanocząstek.

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

Ten protokół opisuje użycie nanoprzewodów krzemowych do wewnątrzkomórkowej optycznej biomodulacji komórki w prosty i łatwy do wykonania sposób. Technika ta jest wysoce elastyczna i może być stosowana zarówno do zastosowań in vitro, jak i in vivo.

Nanodruty krzemowe i stymulacja optyczna do badań wewnątrz- i międzykomórkowego sprzężenia elektrycznego

Poznaj metodę analizy interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym nanoprzewodem GaN. Technika usuwania kontaktów Ni/Au umożliwia szczegółowe badanie morfologii powierzchni styku przy użyciu mikroskopii elektronowej.

Analiza interfejsów stykowych dla urządzeń z pojedynczym gazem nanoprzewodowym

Przeglądaj więcej filmów