Artigo de método

Crescimento sem sementes de bismuto Nanowire matriz via vácuo evaporação térmica

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DOI:

10.3791/53396

21 de dezembro de 2015

Neste artigo

Resumo

Um protocolo para crescimento sem sementes e de alto rendimento de matrizes de nanofios de bismuto através da técnica de evaporação térmica a vácuo é apresentado.

Resumo

Aqui uma técnica sem sementes e sem modelo é demonstrado escalavelmente crescer nanofios de bismuto, por meio de evaporação térmica em alto vácuo à temperatura ambiente. Convencionalmente reservados para a fabricação de filmes finos de metal, depósitos de evaporação térmica de bismuto em uma matriz de nanofios verticais único cristalinos sobre uma película fina plana de vanádio realizada na RT, que é preparado na depositado por pulverização catódica magnetrão ou evaporação térmica. Ao controlar a temperatura do substrato de crescimento do comprimento e largura dos nanofios pode ser ajustado ao longo de um amplo intervalo. Responsável por esta nova técnica é um mecanismo de crescimento nanofio anteriormente desconhecido que as raízes na porosidade leve da película fina de vanádio. Infiltrados nos poros de vanádio, os domínios de bismuto (~ 1 nm) carregam energia excessiva superfície que suprime seu ponto de fusão e continuamente expulsa-los para fora da matriz de vanádio para formar nanofios. Esta descoberta demonstra a viabilidade de vapor escalável fase synthesis de alta pureza nanomateriais sem usar catalisadores.

Introdução

Nanofios de limitar o transporte de portadores de carga e outros quasiparticles, tais como fótons e plasmons em uma dimensão. Assim, nanofios geralmente exibem novas propriedades elétricas, magnéticas, ópticas e químicas, que lhes concedem potencial quase infinita para aplicações em fotônica, eletrônica, tecnologias biomédicas, ambientais e relacionados com a energia micro / nano. 1,2 Durante as duas últimas décadas, numerosos top-down e bottom-up abordagens têm sido desenvolvidos para síntese de uma ampla gama de metais ou semicondutores nanofios de alta qualidade em escala de laboratório 3-6. Apesar destes desenvolvimentos, cada abordagem depe....

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Protocolo

Atenção: Por favor, consulte todas as fichas de dados de segurança do material (MSDS) relevantes antes de usar. Os nanomateriais podem ter riscos adicionais em comparação com o seu homólogo granel. Utilize todas as práticas de segurança adequadas ao manusear substratos coberto de nanomaterial, incluindo o uso de controles de engenharia (extractor de fumo) e equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça de corpo inteiro, fechou-toe sapatos).

1. Trabalhos preparatórios

  1. Preparação do sistema de deposição de vapor
    1. Faça a ventilação da câmara de deposição de pressão atmosfera e abrir a câmara. A ventilação é fei....

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Resultados

As imagens de secção transversal SEM de subcamadas de vanádio formadas por pulverização catódica e evaporação térmica métodos são apresentados na Figura 2. A microscopia electrónica de varrimento imagens (SEM) são apresentados para os nanofios de bismuto formados em diferentes temperaturas de substrato (Figura 3). A estrutura cristalina dos nanofios de bismuto é determinada por meio de microscopia electrónica de transmissão (TEM), selectivo de difracção de electrões áre.......

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Discussão

O crescimento de nanofios de bismuto é para ser conduzida num sistema de deposição física de vapor com pelo menos duas fontes de deposição, um para outro e bismuto para vanádio. Recomenda-se que uma das fontes é uma fonte de pulverização catódica, para a deposição de vanádio. Alto vácuo é conseguido por um bombas turbomoleculares apoiados por uma bomba de deslocamento seco. O sistema de deposição de vapor está equipada com uma microbalança de cristal de quartzo calibrado (QCM) para monitorização de espessura

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

A pesquisa é realizada no Centro de Nanomateriais Funcionais, Laboratório Nacional de Brookhaven, que é apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Ciências Básicas de Energia, sob o Contrato No. DE-SC0012704.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
BismutoSigma-Aldrich556130Granular, 99.999%
Vanádio SlugAlfa Aesar428293.175  mm (0,125  in) de diâmetro x 6,35  mm (0,25  pol) de comprimento, 99,8%
Vanádio Sputtering TargetKurt J. LeskerEJTVXXX253A23,00" Dia. x 0,125" de espessura, 99,5%
de acetonaSigma-Aldrich179124>99,5%
EtanolAlfa Aesar33361
Wafers de SilícioUniversity Wafers300 mícrons de espessura, (100) orientação
O circuito trabalha ocondutor de duas partesCW2400
, alumina revestiuR. D. MathisS9B-AO-WPara a evaporação térmica do bismuto
Barco. D. MathisS4-.015Wpara a evaporação térmica do vanádio
RIE PlasmaNordson marçoCS-1701
PVD 75 Plataforma do depósito do vaporKurt J. LeskerPEDP75FTCLT001Equipado com três fontes de evaporação térmica e uma fonte de pulverização catódica de magnetron DC
Controlador de temperatura termoelétricoLairdTechMTTC-1410
PT1000 RGDLairdTech340912-01Sensor de temperatura para módulo termoelétrico MTTC-1410
LairdTech56910-502
UltrasonicatorCrest UltrasonicsTru-Sweep 175
Anidro Epóxi Preenchido com Prata barco do tungstênio da resina de cola Epoxy R

Referências

  1. Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes. Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).
  2. Akimov, A. V., et al. Generation of single optical plasmons in metall....

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Nanofios de BismutoDeposi o a V cuoSubstrato de Van dioControle de Temperatura do SubstratoMicroscopia Eletr nica de VarreduraMicroscopia Eletr nica de Transmiss oEspectroscopia de Raios X por Energia DispersivaPulveriza o Cat dica por MagnetronMicrobalan a de Cristal de Quartzo

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