Name: Otrzymywanie makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Poznaj metodę otrzymywania makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego. Technika ta umożliwia integrację materiałów dla technologii czujnikowych.

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

Ta praca została częściowo sfinansowana przez projekt PEPS Cellule Energie INSIS-CNRS (1D-RENOX) dla ACG i rządu hiszpańskiego (MAT2012-35324 i PIE-201460I004).

1. Przygotowanie Sol
<ol>
	<li>Przygotować roztwór wstępnie zhydrolizowanego ortokrzemianu tetraetylu (TEOS) na dzień przed przygotowaniem folii żelowych w dygestorium, w którym umieszczono wagę laboratoryjną i mieszadło magnetyczne. Na tym etapie i przez cały czas trwania protokołu należy nosić fartuch laboratoryjny, rękawice i okulary ochronne.
	<ol>
		<li>W zlewce o pojemności 50 ml zawierającej mieszadło magnetyczne pokryte teflonem odważyć 1,68 g CTAB, dodać 48,13 ml etanolu i 3,00 ml HCl 35%, przykryć zlewkę szkiełkiem zegarkowym i mieszać aż do całkowitego rozpuszczenia TTAB.</li>
		<li>Dodawać kroplami 7,37 ml TEOS do zlewki (z szybkością około 1-2 kropli na sekundę), mieszając, przykryć kolbę szkiełkiem zegarkowym i pozostawić do wymieszania O/N.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Następnego dnia przygotować 1 M roztwór wodny Sr2+. Wykonaj te i następne kroki tuż przed przygotowaniem folii żelowych, ponieważ dojrzały roztwór jest podatny na ponowne wytrącanie się soli Sr.
	<ol>
		<li>Odważyć 6,6654 g SrCl2·6H2O w kolbie miarowej o pojemności 25 ml.</li>
		<li>Dodać ultraczystą wodę (np. Milli-Q) do 25 ml (menisk styczny do kreski kolby) i zamknąć kolbę plastikową nakrętką, a następnie delikatnie wstrząsnąć kolbą w celu rozpuszczenia chlorku strontu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dodać 2 ml 1 M wodnego roztworu Sr2+ do 50 ml szklanej zlewki zawierającej zol, który pozostał mieszając O/N. Mieszać roztwór przez 25 minut.</li>
	<li>Pozostałości, które ostatecznie zostały wytworzone, należy usunąć zgodnie z protokołami bezpieczeństwa i ochrony środowiska laboratorium.</li>
</ol>
2. Osadzanie filmu żelowego na podłożach Si(100)
<ol>
	<li>Przygotowanie podłoży
	<ol>
		<li>Wytnij płyty krzemowe o wymiarach około 2 cm na 5 cm z 2-calowej płytki krzemowej typu p (100) o grubości 200 mikronów, rozcinając płytkę w kierunku równoległym lub prostopadłym do płytki płasko za pomocą diamentowej końcówki lub przedmiotu o ostrych krawędziach. Wykonaj ten krok z wyprzedzeniem, na przykład dzień przed nałożeniem folii żelowych.</li>
		<li>Tuż przed osadzaniem się żeli oczyść podłoża etanolem i pozwól im wyschnąć lub użyj przepływu azotu lub sprężonego powietrza, aby przyspieszyć suszenie. Wykonaj ten krok, czekając na zakończenie kroku 1.3.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pokryj folie. W celu uzyskania jednorodnej struktury makroporowej należy wykonać ten krok w warunkach wilgotności względnej od 20% do 55% przy RT.
	<ol>
		<li>Ustal sekwencję powlekania zanurzeniowego. Wybierz pozycję początkową i końcową, biorąc pod uwagę rzeczywistą długość płyty Si i poziom roztworu w zlewce, tak aby płyta znajdowała się co najmniej 2 cm powyżej poziomu roztworu w pozycji początkowej i 1 cm powyżej dna zlewki pod koniec zanurzenia. Ustaw zarówno prędkość zanurzenia, jak i wyjmowania na 150 mm/min. Ustaw czas zanurzenia (czas w końcowej pozycji) na zero.</li>
		<li>Po zakończeniu kroku 1.3 umieścić zlewkę z roztworem w dobrze wyśrodkowanej pozycji pod płytą Si zwisającą z ramienia powlekarki zanurzeniowej.</li>
		<li>Przymocuj jeden koniec płyty Si do ramienia powlekarki zanurzeniowej za pomocą klipsa, upewniając się, że płyta jest jak najbardziej prostopadła w stosunku do poziomu.</li>
		<li>Wykonaj sekwencję powlekania zanurzeniowego i odpiąć płytę Si od ramienia powlekarki zanurzeniowej. Powtórzyć kroki 2.2.3 i 2.2.4 z dodatkowymi płytami krzemowymi w celu wytworzenia większej liczby folii, uważając, aby nie przedłużać tych przygotowań dłużej niż 1 godzinę, aby zapewnić, że stabilność roztworu nie jest zagrożona.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Roztwory, które zostały ostatecznie wygenerowane, należy utylizować zgodnie z protokołami bezpieczeństwa i ochrony środowiska laboratorium.</li>
</ol>
3. Krystalizacja filmu żelowego przez obróbkę termiczną
<ol>
	<li>Obróbka termiczna folii żelowych na krzemie(100).
	<ol>
		<li>Zaprogramować piec tak, aby wykonywał następującą obróbkę termiczną w atmosferze powietrza: grzanie od RT do 1.000 °C przy 3 °C/min, utrzymywanie w temperaturze 1.000 °C przez 5 godzin i chłodzenie do RT przy 3 °C/min.</li>
		<li>Podłoża z krzemu pokryte zanurzeniem należy umieścić w łódce z tlenku glinu, wprowadzić do pieca i przeprowadzić obróbkę termiczną.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Czyszczenie skrystalizowanych folii.
	<ol>
		<li>Zanurzyć skrystalizowane folie na 3 godziny w skoncentrowanym HNO3 w celu usunięcia nagromadzeń Sr2+, które zostały wyrzucone na powierzchnię filmu podczas krystalizacji, a następnie przepłukać folie najpierw wodą dejonizowaną, a następnie etanolem.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Esser, A. T., Smith, K. C., Gowrishankar, T. R., Vasilkoski, Z., Weaver, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+for+the+intracellular+manipulation+of+organelles+by+conventional+electroportation%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Mechanisms for the intracellular manipulation of organelles by conventional electroportation.</a> Biophys. J. 98 (11), 2506-2514 (2010).</li>
<li>Stava, E., Yu, M., Shin, H. C., Shin, H., Kreft, D. J., Blick, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+fabrication+and+piezoelectric+tuning+of+micro-+and+nanopores+in+single+crystal+quartz%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Rapid fabrication and piezoelectric tuning of micro- and nanopores in single crystal quartz.</a> Lab Chip. 13 (1), 156-160 (2013).</li>
<li>Varshneya, A. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVarshneya%2C+AK+%22Fundamentals+of+Inorganic+Glasses%22">Fundamentals of Inorganic Glasses</a>. , Academic Press. San Diego. (1994).</li>
<li>Christov, M., Kirov, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ratio+of+dissolving+surface+area%2Fgrowing+surface+area+in+the+hydrothermal+growth+of+quartz%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">The ratio of dissolving surface area/growing surface area in the hydrothermal growth of quartz.</a> J. Cryst. Growth. 131 (3-4), 560-564 (1993).</li>
<li>Bertone, J. F., Cizeron, J., Wahi, R. K., Bosworth, J. K., Colvin, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+synthesis+of+quartz+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal synthesis of quartz nanocrystals.</a> Nano Lett. 3, 655-659 (2003).</li>
<li>Jiang, Y., Brinker, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+synthesis+of+monodisperse+single-crystalline+alpha-quartz+nanospheres%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal synthesis of monodisperse single-crystalline alpha-quartz nanospheres.</a> Chem. Comm. 47 (26), 7524-7526 (2011).</li>
<li>Okabayashi, M., Miyazaki, K., Kono, T., Tanaka, M., Toda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+Spherical+Particles+with+Quartz+Single%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Preparation of Spherical Particles with Quartz Single.</a> Chem. Lett. 34 (1), 58-59 (2005).</li>
<li>Carretero-Genevrier, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft-Chemistry-Based+Routes+to+Epitaxial+%CE%B1-Quartz+Thin+Films+with+Tunable+Textures%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Soft-Chemistry-Based Routes to Epitaxial α-Quartz Thin Films with Tunable Textures.</a> Science. 340 (6134), 827-831 (2013).</li>
<li>Brinker, C. J., Clem, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quartz+on+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Quartz on Silicon.</a> Science. 340 (6134), 818-819 (2013).</li>
<li>Brinker, C. J., Lu, Y., Sellinger, A., Fan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation-Induced+Self-Assembly%3A+Nanostructures+Made+Easy%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Evaporation-Induced Self-Assembly: Nanostructures Made Easy.</a> Adv. Mater. 11 (7), 579-585 (1999).</li>
<li>Griffith, C. S., Sizgek, G. D., Sizgek, E., Scales, N., Yee, P. J., Luca, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesoporous+Zirconium+Titanium+Oxides.+Part+1%3A+Porosity+Modulation+and+Adsorption+Properties+of+Xerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Mesoporous Zirconium Titanium Oxides. Part 1: Porosity Modulation and Adsorption Properties of Xerogels.</a> Langmuir. 24 (21), 12312-12322 (2008).</li>
<li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+formation+of+supported+cubic+and+hexagonal+mesoporous+films+by+sol-gel+dip-coating%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Continuous formation of supported cubic and hexagonal mesoporous films by sol-gel dip-coating.</a> Nature. 389 (6649), 364-368 (1997).</li>
<li>Drisko, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water-Induced+Phase+Separation+Forming+Macrostructured+Epitaxial+Quartz+Films+on+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Water-Induced Phase Separation Forming Macrostructured Epitaxial Quartz Films on Silicon.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (35), 5494-5502 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiona metoda jest oddolnym podejściem do wytwarzania makroporowatych folii kwarcowych na Si. W porównaniu ze standardową metodą produkcji folii kwarcowych, technologią odgórną opartą na cięciu i polerowaniu dużych kryształów hodowanych hydrotermalnie, metoda opisana w protokole pozwala na uzyskanie znacznie cieńszych warstw o grubościach od 150 do 450 nm, które można kontrolować za pomocą szybkości wycofania. Wszystkie szczegóły eksperymentalne dotyczące kontroli grubości warstw kwarcu i odpowiedzi piezoelektrycz...

Gdy materiał piezoelektryczny, taki jak α-kwarc, jest poddawany polaryzacji napięcia, ulega mechanicznemu odkształceniu. Jeśli ten materiał jest porowaty, te zmiany objętości mogą prowadzić do rozszerzania lub kurczenia się porów, tworząc responsywny system podobny do tego, który można zaobserwować w żywych organellach biologicznych. 1 Odkształcalny porowaty α-kwarc został wyprodukowany przy użyciu mikrofabrykacji,2 ale takie techniki nie mogą jeszcze wytworzyć trójwymiarowych struktur porów, a średnice porów są rzędu setek nanometrów. Krystalizacja strukturalnej krzemionki amorficznej została utrudniona przez niejednorodne zarodkowanie spowodowane wysokimi energiami powierzchniowymi i deformacją architektoniczną spowodowaną zgrubieniem i topnieniem. Co więcej, ponieważ wszystkie formy krzemionki są zbudowane na niezwykle stabilnych sieciach czworościennychSiO 4, swobodne energie tworzenia amorficznej krzemionki, α-kwarcu i innych polimorfów SiO2 są prawie równe w szerokim zakresie temperatur, co utrudnia wytworzenie α-kwarcu jako pojedynczego polimorfu z krystalizacji amorficznego żelu krzemionkowego. 3 Innym aspektem, który utrudnia kontrolowaną krystalizację strukturalnej krzemionki amorficznej, jest to, że kwarc wykazuje stosunkowo powolne tempo zarodkowania, ale niezwykle szybkie tempo wzrostu, zgłaszane w zakresie 10-94 nm / sek.4,5 Powolne zarodkowanie w połączeniu z szybkim wzrostem ma tendencję do generowania kryształów znacznie większych niż oryginalna struktura nanoporowata, a zatem pierwotna morfologia zostaje utracona. Metale alkaliczne, takie jak Na+ i Li+, są używane do krystalizacji α-kwarcu, często w połączeniu z obróbką hydrotermalną. 5,6 Zastosowano również kombinację Ti4 + / Ca2 + do krystalizacji sferycznych cząstek krzemionki w kwarc miękką drogą chemiczną przy użyciu alkoholanków krzemu. 7 Wyzwaniem pozostała jednak kontrolowana krystalizacja strukturalnej warstwy krzemionki amorficznej w kwarc.
Ostatnio odkryto, że stront katalizuje zarodkowanie i wzrost krystalicznego SiO2 pod ciśnieniem otoczenia i stosunkowo niskimi temperaturami. 8,9 Epitaksja, powstaje w wyniku korzystnego niedopasowania między α-kwarcem a podłożem krzemowym <100>, wytwarzającym zorientowane cienkie warstwy piezoelektryczne. Samoorganizacja wywołana parowaniem w celu wytworzenia mezoporowatych warstw krzemionki jest stosowana od 1999 roku. 10 Technika ta została zbadana i zastosowana do wielu czynników szablonowych w różnych warunkach w celu wytworzenia porów o różnych rozmiarach i mezofazach. Stwierdzono, że subnanometryczne zmiany wielkości mezoporów mogą mieć dramatyczny wpływ na dyfuzję substancji rozpuszczonej przez porowate systemy11, co potwierdza tę rozległą uwagę poświęconą strukturze porów. Co więcej, dostęp do wewnętrznego systemu porów krzemionkowych można uzyskać poprzez kontrolowanie fazy micelarnej matrycy. 12
Tutaj zademonstrowano drogę syntezy, która pozwala na bezprecedensową kontrolę nad grubością i wielkością porów warstw krzemionki amorficznej za pomocą nowatorskiej separacji faz. 13 Warstwy te są infiltrowane solami Sr(II) i krystalizowane do α-kwarcu w temperaturze 1000 °C pod powietrzem pod ciśnieniem otoczenia. Określa się wielkość porów, którą można zachować w tym procesie krystalizacji, a także badany jest wpływ grubości ścianki i grubości warstwy. Na koniec badana jest piezoelektryczność i odkształcalność systemu porów.

<table><tbody><tr><td>Powlekarka zanurzeniowa</td><td>Nadetech&nbsp;</td><td>ND-DC 11/150&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Piec</td><td>Nabertherm&nbsp;</td><td>R 50/250/12</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop sił atomowych</td><td>Agilent&nbsp;</td><td>5500 LS</td><td></td></tr><tr><td>Wafle krzemowe</td><td>SHE Europe Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SrCl2&middot; 6H2O</td><td>Aldrich</td><td>13909</td><td></td></tr><tr><td>CTAB</td><td>Aldrich</td><td>H5582</td><td></td></tr><tr><td>Absolutny poziom etanolu&nbsp;</td><td>Aldrich</td><td>161086</td><td></td></tr><tr><td>HCl 35% roztwór</td><td>PanReac</td><td>721019</td><td></td></tr><tr><td>TEOS</td><td>Aldrich</td><td>131903</td><td></td></tr></tbody></table>

otrzymywanie makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

Ta praca opisuje szczegółowy protokół przygotowania piezoelektrycznych makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na podłożach krzemowych(100). Jest to trzyetapowy proces oparty na przygotowaniu zolu w syntezie jednogarnkowej, po którym następuje osadzenie filmu żelowego na podłożach Si(100) poprzez samoorganizację wywołaną odparowaniem przy użyciu techniki powlekania zanurzeniowego, a kończy się obróbką termiczną materiału w celu wywołania krystalizacji żelu i wzrostu filmu kwarcowego. Tworzenie żelu krzemionkowego opiera się na reakcji ortokrzemianu tetraetylu i wody, katalizowanej przez HCl, w etanolu. Jednak roztwór zawiera dwa dodatkowe składniki, które są niezbędne do przygotowania mezoporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych z tych żeli krzemionkowych powlekanych zanurzeniowo na Si. Jony ziem alkalicznych, takie jak Sr2+, działają jako środki do topienia szkła, które ułatwiają krystalizację krzemionki i w połączeniu z amfifilową matrycą bromku cetylu trimetyloamoniowego (CTAB) tworzą separację faz odpowiedzialną za makroporowatość powłok. Dobre dopasowanie parametrów ogniwa kwarcowego i krzemowego jest również niezbędne w stabilizacji kwarcu w stosunku do innych polimorfów SiO2 i jest przyczyną wzrostu epitaksjalnego.

Postęp syntezy materiału kontrolowano poprzez monitorowanie różnych aspektów. Po procesie powlekania metodą dip-coating można zaobserwować wygląd filmów, ewentualne pojawienie się struktur dyfrakcyjnych w plamce odbitej zielonego lasera oraz obrazy z transmisyjnego skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) w trybie elektronów wstecznie rozproszonych (Rycina 1A-B). Po procesie krystalizacji istotne jest zarejestrowanie topograficznych obrazów z mikroskopii sił atomowych ...

Przedstawiono protokół do przygotowania piezoelektrycznych makroporowatych warstw epitaksjalnych kwarcu na krzemie za pomocą chemii roztworu przy użyciu powlekania zanurzeniowego i obróbki termicznej w powietrzu.

Otrzymywanie makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Ogólnym celem tej syntezy jest przygotowanie cienkich warstw epitaksjalnych kwarcu na podłożach krzemowych, co jest istotne dla osiągnięcia nanostrukturalnej integracji oddolnej dwóch materiałów kluczowych dla technologii informacyjnych i sensorowych. Główną motywacją niniejszej pracy było uzyskanie integracji epitaksjalnej dwóch technologicznie istotnych materiałów. Jest to pierwszy przypadek, w którym bezpośrednia integracja kwarcu na krzemie została osiągnięta z wykorzystaniem chemii miękkiej.Metodologia ta jest niezwykle wszechstronna, ponieważ pozwala na otrzymanie cienkich warstw mezoporowatych i makroporowatych, co jest bardzo korzystne w zastosowaniach katodycznych i katalitycznych. Właściwości elektryczne tych cienkich warstw są obiecujące w kontekście tworzenia elektromechanicznych urządzeń sensorycznych, gdyż w przypadku warstw o grubości nieprzekraczającej jednego mikrona spodziewane są wysokie częstotliwości rezonansowe. Najpierw odważ 1,68 g drobnoziarnistego bromku trimetyloamoniowego i odmierz 48,13 ml etanolu. Następnie odważ 37,90 g i odmierz 3 ml 35% kwasu solnego.Odmierzoną ilość 3,67 g wsyp do zlewki o pojemności 100 ml zawierającej magnetyczny mieszadło z powłoką teflonową. Przykryj zlewkę szkiełkiem zegarkowym i mieszaj, aż bromek trimetylammonium całkowicie się rozpuści. Dodaj 7,37 ml ortokrzemianu tetraetylu.Należy dodać 6,88 g do zlewki kroplami, a następnie przykryć kolbę szkiełkiem zegarkowym i pozostawić roztwór do mieszania przez noc. Następnego dnia przygotować 1 M roztwór sześciowodnego chlorku strontu, rozpuszczając 6,6654 g soli sześciowodnego chlorku strontu w wodzie Milli-Q w kolbie Erlenmeyera o pojemności 25 ml.Delikatnie wstrząśnij kolbą z niewielką objętością wody Milli Q, aby rozpuścić sól strontu. Po całkowitym rozpuszczeniu heksahydratu chlorku strontu, napełnij kolbę wodą Milli Q i zamknij ją plastikowym korkiem. Następnie dodaj 2 mL 1 M wodnego roztworu strontu(II) do 100 ml szklanego zlewki zawierającej roztwór, który był mieszany przez noc.Mieszaj roztwór przez 25 minut. Aby przygotować podłoża, wytnij z dwucalowego krzemu typu P płytki krzemowe o wymiarach około dwóch na pięciu centymetrów.Wafle 1 0 0 o grubości 200 mikronów przygotowano poprzez łupanie w kierunku równoległym do krawędzi płaskiej wafla bezpośrednio przed osadzaniem żeli. Podłoża oczyszczono etanolem, a następnie zastosowano strumień sprężonego azotu, aby przyspieszyć proces suszenia.Następnie należy ustawić sekwencję powlekania metodą zanurzeniową, wybierając pozycje początkową i końcową, biorąc pod uwagę długość płytki krzemowej oraz poziom roztworu, tak aby w pozycji startowej płytka znajdowała się co najmniej dwa centymetry powyżej roztworu, a w pozycji końcowej jeden centymetr powyżej dna zlewki. Na koniec procesu zanurzenia ustaw prędkość zanurzania i wyciągania na 150 milliliters per minute, a czas zanurzenia na zero. Po przygotowaniu roztworu należy umieścić zlewkę z roztworem dokładnie pod płytką krzemową zwisającą z ramienia urządzenia do powlekania.Następnie przeprowadź sekwencję powlekania metodą dip-coatingu. Po zakończeniu odepnij płytkę silikonową z ramienia urządzenia do powlekania. W tym momencie zaprogramuj piec, aby przeprowadzić następującą obróbkę termiczną w atmosferze powietrza.Umieść podłoża silikonowe pokryte metodą dip-coatingu w łódzce Illumina, a następnie wprowadź ją do pieca. Następnie przeprowadź obróbkę termiczną zgodnie z procedurą obróbki termicznej. Zanurz skrystalizowane filmy na trzy godziny w stężonym kwasie azotowym, aby usunąć osady strontu(II), które pojawiły się na powierzchni filmu podczas krystalizacji.Na koniec, po osadzaniu, wypłucz filmy najpierw wodą dejonizowaną, a następnie etanolem. Sinioszary wygląd podłoża świadczy o dobrym rozkładzie jonów strontu 2+ na filmie. Jeśli doszło do rozdzielenia faz i wykształciła się periodyczność zbliżona do długości fali lasera, można zaobserwować plamki dyfrakcyjne.Prosta analiza materiału ujawnia separację faz prowadzącą do powstania makroporowatej struktury oraz rozkładu jonów strontu 2+ na krawędziach makroporów. Ten obraz z emisyjnego skaningowego mikroskopu elektronowego pokazuje, w jakim stopniu pierwotna struktura makroporowata została zachowana po krystalizacji. Badania w przekroju poprzecznym przy użyciu wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz dyfrakcji rentgenowskiej potwierdzają orientację kwarcu (1 0 0) oraz wysoką jakość wzrostu epitaksjalnego cienkich warstw kwarcu na podłożach krzemowych (1 0 0). Model 3D przedstawia relację epitaksjalną w płaszczyźnie między warstwą kwarcu (kolor pomarańczowy) a podłożem krzemowym (kolor szary) widzianą wzdłuż osi strefy (0 1 1).Jeśli błona wykazuje właściwości piezoelektryczne, odkształca się pod wpływem przyłożonego napięcia, co można wykryć poprzez ugięcie końcówki przy określonej częstotliwości rezonansowej, stosując technikę piezo-response force microscopy. Amplituda tego ugięcia jest proporcjonalna do amplitudy przyłożonego pola AC, a współczynnik piezoelektryczny jest rzędu dwóch TER na wolt. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo być w stanie przygotować błony rdzeniowe Aachi, jednak należy pamiętać o użyciu świeżego roztworu ekstrakcyjnego oraz pracy w warunkach wilgotności względnej poniżej 50%. Metodologia ta może dostarczyć nowych informacji na temat roli katalitycznej i kinetycznej metali ziem alkalicznych podczas procesu dywersyfikacji krzemionki, co umożliwia precyzyjną kontrolę nad syntezą quats w różnych formach.Jedną z zalet tej metody jest możliwość połączenia jej z nowoczesnymi technikami nanofabrykacji lub konwencjonalną litografią, powszechnie stosowaną w przemyśle mikroelektronicznym, w celu produkcji urządzeń sensorycznych.

preparation-macroporous-epitaxial-quartz-films-on-silicon-chemical

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

W niniejszej pracy opisujemy prostą metodę wzorowania wolnego od tlenków krzemu i germanu za pomocą reaktywnych monowarstw organicznych oraz demonstrujemy funkcjonalizację wzorowanych podłoży małymi cząsteczkami i białkami. Podejście to zapewnia całkowitą ochronę powierzchni przed utlenianiem chemicznym, umożliwia precyzyjną kontrolę nad morfologią struktur oraz zapewnia łatwy dostęp do wzorów rozróżnialnych chemicznie.

Funkcjonalizacja i wzorowanie krzemu oraz germanu beztlenkowego metodą miękkiej litografii

Polikrystaliczne cienkowarstwowe ogniwa słoneczne z krzemu na szkle są wytwarzane poprzez osadzanie warstw krzemu domieszkowanego borem i fosforem, a następnie krystalizację, pasywację defektów i metalizację. Pułapkowanie światła oparte na plazmonice wprowadza się poprzez formowanie nanocząsteczek Ag na powierzchni ogniwa krzemowego pokrytego reflektorem dyfuzyjnym, co skutkuje wzrostem prądu światła o ok. 45%.

Ogniwa słoneczne z cienkich warstw polikrystalicznego krzemu z plazmonicznym wspomaganiem pułapkowania światła

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Opisujemy metodę wytwarzania wielkopowierzchniowych (do 13 cm średnicy) i ultracienkich (tak cienkich jak 8 nm) folii polimerowych. Zamiast używać protektorowej warstwy pośredniej do rozwarstwiania folii od jej podłoża, stosujemy samoograniczającą się obróbkę powierzchni odpowiednią do dowolnie dużych powierzchni.

Wytwarzanie wielkopowierzchniowych, wolnostojących, ultracienkich folii polimerowych

Izolowanie elektrycznych i termicznych efektów na elektrycznie wspomagane deformacje (EAD) jest bardzo trudne przy użyciu makroskopowych próbek. Opracowano mikro- i nanostruktury próbek metalicznych wraz z niestandardową procedurą testową w celu oceny wpływu przyłożonego prądu na powstawanie bez ogrzewania dżuli i ewolucję dyslokacji na tych próbkach.

Nowatorska metoda elektromechanicznej charakterystyki próbek w nanoskali in situ

Przedstawiamy szczegółową metodę wytwarzania ultracienkich kolorowych folii o ulepszonych właściwościach dla powłok optycznych. Technika osadzania pod kątem ukośnym przy użyciu parownika wiązki elektronów pozwala na lepsze dostrajanie i czystość kolorów. Wytworzone warstwy Ge i Au na podłożach Si analizowano za pomocą pomiarów współczynnika odbicia i konwersji informacji o kolorze.

Wytwarzanie ultracienkich kolorowych filmów z mediami o wysokiej absorpcji przy użyciu osadzania pod kątem ukośnym

Opisano metody wytwarzania powierzchni do wzorzystego osadzania pędzli o grubości nanometrów lub usieciowanych warstw o grubości mikronów kopolimeru blokowego azlactonu. Omówiono krytyczne etapy eksperymentalne, reprezentatywne wyniki i ograniczenia każdej metody. Metody te są przydatne do tworzenia funkcjonalnych interfejsów z dostosowanymi cechami fizycznymi i przestrajalną reaktywnością powierzchni.

Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Teoretyczne obliczenia i eksperymentalna weryfikacja są proponowane w celu zmniejszenia gęstości dyslokacji gwintów (TD) w warstwach epitaksjalnych germanu z półcylindrycznymi pustkami na krzemie. Przedstawiono obliczenia oparte na oddziaływaniu TD z powierzchnią za pomocą siły obrazu, pomiary TD oraz obserwacje TD za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego.

Obliczenia teoretyczne i weryfikacja eksperymentalna redukcji dyslokacji w warstwach epitaksjalnych germanu z półcylindrycznymi pustkami na krzemie

Mikrowaga kryształu kwarcu może zapewnić dokładne właściwości masy i lepkosprężystości dla folii w zakresie mikronów lub submikronów, co jest istotne dla badań w zakresie czujników biomedycznych i środowiskowych, powłok i nauki o polimerach. Grubość próbki ma wpływ na to, jakie informacje można uzyskać z materiału mającego kontakt z czujnikiem.

Przygotowanie próbki w mikrowadze kwarcowej Pomiary adsorpcji białek i mechaniki polimerów

Ta praca przedstawia szczegółowy protokół mikrowytwarzania nanostrukturalnego wspornika α-kwarcowego na podłożu w technologii Silicon-On-Insulator(SOI), zaczynając od epitaksjalnego wzrostu warstwy kwarcowej metodą powlekania zanurzeniowego, a następnie nanostrukturyzacji cienkiej warstwy za pomocą litografii nanoimprint.

Epitaksjalne nanostrukturalne warstwy α-kwarcowe na krzemie: od materiału do nowych urządzeń

Obecny protokół opisuje narzędzia do obsługi mikroelektrod wewnętrznych z krzemu podczas zabiegów modyfikacji powierzchni poprzez osadzanie gazu i reakcje roztworu wodnego. Szczegółowo wyjaśniono montaż komponentów używanych do obsługi urządzeń podczas całej procedury.

Narzędzia do obróbki powierzchniowej krzemowych płaskich mikroelektrod wewnątrzkorowych

Poznaj metodę otrzymywania makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego. Technika ta umożliwia integrację materiałów dla technologii czujnikowych.

Otrzymywanie makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego

Przeglądaj więcej filmów