Selektywna modyfikacja obszaru zwilżalności powierzchni krzemu za pomocą pulsacyjnego naświetlania laserem UV w środowisku ciekłym

Ogólnym celem tego eksperymentu jest wykazanie powstawania zarówno hydrofilowych, jak i hydrofobowych powierzchni na silikonie poprzez napromieniowanie laserami z fluorku kryptonu i fluorku argonu z próbek zanurzonych w roztworach nadtlenku wodoru o niskim stężeniu lub metanolu. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kilka kluczowych pytań w dziedzinie interakcji półprzewodników laserowych dotyczących selektywnej powierzchniowej modyfikacji chemicznej powierzchni półprzewodnika, która może być odpowiednia do zastosowań biosensorycznych. Główną zaletą tej techniki jest to, że można ją stosować do kontroli żywotności powierzchni krzemu w stali bez powierzchni odkurzającej.

Morfologia półprzewodnika. Po raz pierwszy pojawił się pomysł na tę metodę. Badamy proces bazowy lasera U do selektywnego tworzenia powierzchni defektów powierzchniowych stosowanych w technologii.

Teraz, jako mieszanie kwantowe, wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ populacja floty kieszeni powietrznych prostej komory i promieniowanie za pomocą homogenizowanej wiązki lasera EXIM są stosunkowo trudnymi krokami. Aby rozpocząć, użyj rysika diamentowego, aby rozciąć końcówkę wafla krzemową z fosforem obydzielonym jedną polerowaną stroną na próbki o wymiarach 12 milimetrów na sześć milimetrów o grubości 380 mikronów. Następnie oczyść próbki, płucząc je w acetonie, a następnie w alkoholu izopropylowym przez pięć minut każda.

Następnie wytrawić próbki w 0,9% roztworze kwasu fluorowodorowego przez jedną minutę, aby usunąć początkowy tlenek, a następnie przepłukać je w wodzie dejonizowanej i wysuszyć strumieniem azotu o wysokiej czystości. Przechowuj przygotowane próbki w worku wypełnionym azotem, aby ograniczyć utlenianie, gdy będziesz gotowy do kontynuowania, umieść próbki w komorze o wysokości 0,74 milimetra. Wypełniono komorę 0,01 do 0,2% nadtlenkiem wodoru rozcieńczonym w wodzie lub metanolem DGA, a następnie uszczelniono komorę okienkiem ze stopionej krzemionki, które ma światło UV o wysokiej przepuszczalności.

Upewnij się, że w komorze nie pozostały żadne kieszenie powietrzne. Napromieniować próbkę homogenizowaną wiązką tylko w dwóch miejscach na każdej próbce, zwiększając liczbę impulsów od 100 do 600 w kroku co 100 impulsów przez okrągłą maskę o średnicy czterech milimetrów. Następnie napromienij próbki w ten sam sposób, używając maski z liści klonu.

Po zakończeniu przepłukać próbki zjonizowaną wodą, a następnie wysuszyć je rozcieńczonymi nanosferami o średnicy 40 nanometrów z PBS do przepłukania rozcieńczoną biotyną i fluoresceiną do 10 do 12 cząstek na mililitr w temperaturze pokojowej. Następnie zanurz próbki napromieniowane laserem fluorku kryptonu na dwie godziny w tym roztworze w temperaturze pokojowej. Następnie zanurz napromieniowane próbki w PBS na jedną minutę, aby wyeliminować z powierzchni wszelkie niezwiązane nanosfery barwione fluoresceiną.

Zacznij od umieszczenia próbki na czystej, płaskiej powierzchni, uformuj kroplę na końcówce mikrostrzykawki i powoli opuść ją na powierzchnię próbki, aż zetknie się i przeniesie na powierzchnię. Korzystając z kamery CCD, przechwyć i zapisz obrazy profilu kropli wody, zmierz każdy kąt zwilżania niezależnie w każdym z miejsc lasera. Następnie załaduj obrazy do obrazu J i użyj wtyczki do analizy kropli drops snake, aby oszacować i uśrednić wartości kąta zwilżania.

Zacznij od przekształcenia obrazów w obrazy w skali szarości. Następnie obrysuj kontur kropli od lewej do prawej, aby zainicjować węża. Zaakceptuj krzywą łączącą te węzły i rozwijaj krzywą, naciskając przycisk węża.

Powtórz ten proces dla każdej kropli, która została zobrazowana. Oblicz średnią wartość kąta zwilżania z czterech miejsc napromieniowanych laserowo na różnych próbkach, aby wykonać rentgenowską spektroskopię fotoelektronów. Zacznij od załadowania próbek do komory próżniowej i podciągnięcia próżni 1 razy 10 do ujemnej dziewiątki.

Następnie Tor pozyskuje dane z badań powierzchni w stałych modach energetycznych o energii przejścia 50 elektronowoltów. Celuj w obszar o wymiarach 220 mikronów na 220 mikronów za pomocą wiązki elektronicznej wytwarzającej emisję aluminium K alfa o mocy 150 watów. Następnie uzyskaj skany o wysokiej rozdzielczości z tego samego analizowanego obszaru przy użyciu energii przejścia 20 elektronowoltów.

Na koniec przetworzyć uzyskane widma za pomocą odpowiedniego oprogramowania do oznaczania ilościowego zgodnie ze specyfikacjami producenta. Te wyniki kąta zwilżania uzyskano po przeciętnej 10-minutowej ekspozycji na roztwory nadtlenku wodoru. Kąt zwilżania zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby impulsów dla wszystkich różnych stężeń nadtlenków.

Minimalny kąt zwilżania wynoszący około 15 stopni uzyskano przy użyciu zarówno 0,02, jak i 0,01% roztworów nadtlenku wodoru przy 500 impulsach, dane ze spektroskopii rentgenowskiej elektronów pokazują, że ilości dwutlenku krzemu i wodorotlenku krzemu w miejscu napromieniowanym laserem fluorkowym kryptonu są większe niż te na obszarach nienapromieniowanych. Ponieważ powierzchnie pokryte dwutlenkiem krzemu mają minimalny kąt działania od 45 stopni do 50 stopni, a warstwy wodorotlenku krzemu mają minimalny kąt zwilżania 13 stopni. Super hydrofilowa monowarstwa wodorotlenku krzemu jest najprawdopodobniej odpowiedzialna za zmniejszający się kąt zwilżania w napromienianych próbkach.

Ponieważ nanosfery fluorescencyjne pokryte biotyną unieruchamiają się preferencyjnie na hydrofobowych, nienapromieniowanych powierzchniach silikonowych, wzór liści klonu obserwowany na zielonym tle wskazuje obszar silnie hydrofilowej powierzchni wytworzonej przez laser KRF. Podczas stukania w tę procedurę należy pamiętać o zminimalizowaniu utleniania spowodowanego ekspozycją na powietrze i zmniejszeniu wytwarzania pęcherzyków podczas naświetlania laserowego Zgodnie z tą procedurą. Inne metody wykorzystujące, na przykład lampy UV, mogą być również badane pod kątem chemicznie modyfikowanej powierzchni za pomocą materiałów.

Potencjalną zaletą tej metody jest jej zdolność do przekształcenia powierzchni silikonu z hydrofobowej w hydrofilową i odwrotnie bez usuwania fali z komory obróbkowej. Po opanowaniu tej techniki można ją ukończyć w około 30 minut, w zależności od złożoności wzoru selektywnej modyfikacji powietrza. Więc po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak używać światła UV lasera na egzemę do kontrolowania zdolności powierzchni silikonowej w wybranych obszarach.

Nie zapominaj, że praca ze światłem UV może być bardzo niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze nosić sprzęt chroniący przed promieniowaniem UV. Również praca z kwasem fluorowodorowym jest niebezpieczna i wymaga noszenia gumowych rękawic i sprzętu do osłony twarzy.