Nanowytwarzanie nanocząstek złota na dużej powierzchni w oparciu o podłoże poprzez odwilżanie

Nasz protokół zapewnia technikę dostosowywania rozkładu nanocząstek, wytwarzanych na podłożu, ze zmianą dynamiki odwadniania, bez zmiany grubości materiału. Nasza technika jest prosta, ale nadal zapewnia szeroki zakres rozmiarów cząstek. Inne techniki wymagają rozległych etapów litograficznych, aby zapewnić kontrolę cząstek.

Nasza kontrola rozkładu cząstek zapewnia technikę wytwarzania nanocząstek, która przynosi korzyści badaniom skoncentrowanym na konwersji energii słonecznej, tworzeniu urządzeń fotonicznych i zwiększaniu gęstości przechowywania danych. Zwróć szczególną uwagę na grubości osadzania na każdym etapie. Nasza technika jest niezwykle wrażliwa na grubości warstw.

Zobaczenie przeprowadzonego eksperymentu zapewnia poziom szczegółowości, którego nie można przekazać w druku. Niezbędne jest obserwowanie przykładów przewijających się przez cały proces. Najpierw wyczyść 100-nanometrowy dwutlenek krzemu na podłożu krzemowym za pomocą płukania acetonem, a następnie spłukiwania alkoholem izopropylowym.

Wysuszyć podłoże za pomocą strumienia gazowego azotu. Załaduj podłoże do układu parownika termicznego i opróżnij komorę, aby osiągnąć żądane ciśnienie do osadzania folii metalowej. Upewnij się, że komora jest opróżniona do ciśnienia rzędu 10 do minus sześć torów w celu usunięcia powietrza i pary wodnej z komory.

Korzystając z systemu parownika termicznego, umieść złotą folię o żądanej grubości, która w tym eksperymencie wynosi pięć nanometrów. Na drugich etapach osadzania ciśnienie argonu wynosi od jednego do pięciu militorów, a zakres jest podawany, ponieważ różne ciśnienia są wybierane do kalibracji szybkości osadzania. Nasza technika jest niezwykle wrażliwa na grubość powłoki, co pokazują nasze wyniki.

Bardzo ważne jest, aby skalibrować szybkość stapiania przed nałożeniem folii, aby zapewnić odpowiednią grubość. Po osadzeniu należy odpowietrzyć komorę i usunąć podłoże wraz z osadzoną metalową folią z układu parownika termicznego. Następnie załaduj podłoże z osadzoną metalową folią do systemu osadzania magnetronu prądu stałego i ewakuuj, aby osiągnąć żądane ciśnienie do osadzenia folii zakrywającej.

Aby zlokalizować próbkę w systemie, umieść ją w zamku załadunku. Urządzenie przenosi próbkę do głównej komory osadzania, aby zapewnić wystarczający poziom próżni. Teraz nałóż warstwę wierzchnią z pożądanego materiału i grubości, postępując zgodnie z podobną procedurą i warunkiem, jak w przypadku osadzania warstwy złota.

W tym przypadku ze zmienną grubością Illumina. Po osadzeniu należy odpowietrzyć komorę i usunąć przygotowaną próbkę z systemu napylania. Umieść pięcionanometrową złotą folię, pokrytą Illumina, na wstępnie podgrzanej płycie grzejnej w temperaturze 300 stopni Celsjusza i pozwól próbce odwilżyć się przez godzinę.

Wytrawić Illuminę, pozostawiając złoto i podłoże pod spodem wodnym roztworem wodorotlenku amonu i nadtlenku wodoru w temperaturze 80 stopni Celsjusza na jedną godzinę. W celu scharakteryzowania należy przygotować próbkę tak, aby była zgodna z próżnią, przepłukując ją acetonem i alkoholem izopropylowym. Następnie wysuszyć próbkę za pomocą strumienia azotu gazowego.

Obrazowanie warstw nanocząstek za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej w wysokiej próżni i w dużym powiększeniu. Wykonaj analizę obrazu, aby uzyskać informacje o wielkości nanocząstek i rozkładzie odstępów. Opisany tutaj protokół został zastosowany do wielu metali i wykazał zdolność do wytwarzania nanocząstek na podłożu na dużym obszarze, z kontrolowanym rozmiarem i odstępami.

Reprezentatywne wyniki przedstawiono tutaj i podkreślono możliwość kontrolowania wytworzonego rozmiaru i odstępów między wyprodukowanymi nanocząstkami. Rozkład wielkości i odstępów wytworzonej folii nanocząsteczkowej będzie zależał od metalu, podłoża, materiału warstwy zamykającej, grubości metalu i grubości warstwy zakrywającej. Na przykład pięcionanometrowa złota warstwa na dwutlenku krzemu, z warstwą pokrywającą tlenek glinu o grubości zera, pięciu, 10 i 20 nanometrów, daje średnie promienie nanocząstek wynoszące odpowiednio 14,2, 18,4, 17,3 i 15,6 nanometra.

A średni odstęp między cząstkami niecząsteczkowymi wynosi odpowiednio 36,9, 56,9, 51,3 i 47,2 nanometra. Dla uzyskania pożądanego rozkładu cząstek kluczowa jest dokładna kontrola grubości warstwy osadzania. W zależności od zastosowania folii nanocząsteczkowych może być wymagana dalsza charakterystyka.

Obejmowałoby to pomiary oparte na aplikacjach, takie jak absorpcja światła i właściwości magnetyczne. Przy użyciu tej techniki można przeprowadzić badania warstw nanocząstek w aplikacji, aby kontrolować ich wielkość i rozkład cząstek. Należy nosić odpowiednie środki ochrony osobistej.

W szczególności nie należy stykać się z akwafortami. Unikaj kontaktu z płytą grzejną.