Name: Dopagem por contato monocamada de superfícies de silício e nanofios usando compostos organofosforados (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-02T21:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Aprenda a dopar silício de forma ultra-rasa usando monocamadas organofosforadas e anelamento térmico rápido. Este método permite controlar precisamente as propriedades elétricas de superfícies macroscópicas e nanofios.

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Este trabalho foi parcialmente financiado pelo centro Farkas para processos induzidos por luz.

1. Limpeza de superfície
<ol>
	<li>Prepare a solução ácida de piranha misturando peróxido de hidrogênio 1:3 (30%) e ácido sulfúrico concentrado. 
	Cuidado: As soluções de piranha são agentes oxidantes extremamente fortes e perigosos e devem ser usadas com extrema cautela. Essas soluções podem explodir em contato com solventes orgânicos. Somente pessoal qualificado com treinamento adequado e equipamento de segurança pode realizar o procedimento.</li>
	<li>Coloque os substratos (posteriormente usados como substratos doadores e alvo) em suporte apropriado e insira na solução de piranha por 15 min.</li>
	<li>Enxágüe as amostras em água DI 3x.</li>
	<li>Prepare a solução base de piranha misturando hidróxido de amônio 1:1:5 (25%), peróxido de hidrogênio (30%) e água DI.</li>
	<li>Colocar os substratos (posteriormente utilizados como substratos doadores e alvo) em suporte adequado e inserir na solução de base de piranha e colocar em banho ultrassónico a 60 °C durante 8 min.</li>
	<li>Enxágüe as amostras em água DI 3x.</li>
	<li>Enxágüe as amostras em etanol e seque sob uma corrente de nitrogênio.</li>
	<li>Secar as amostras numa estufa a 115 °C durante 10 min.</li>
</ol>
2. Formação de Monocamada
<ol>
	<li>Preparar uma solução a 1% v/v de metilenodifosfonato de tetraetilo em mesitileno.</li>
	<li>Coloque os substratos doadores em um frasco à prova de pressão contendo a solução de metilenodifosfonato de mesitileno, sele e aqueça a 100 ° C por 2 hr. 
	Importante: O aquecimento do solvente em um frasco selado gera pressão. Deve-se tomar cuidado para que o vaso usado seja apropriado e resista à pressão gerada. O frasco fechado com solvente não deve ser aquecido perto ou acima do ponto de ebulição do solvente. O frasco para injetáveis não pode ser aberto enquanto estiver quente.</li>
	<li>Deixe o frasco esfriar, abra o frasco e enxágue as amostras 3x em mesitileno, 3x em diclorometano e seque sob fluxo de nitrogênio. 
	* Para dopagem de nanofios, continue para a etapa 3, para dopagem de wafers, passe para a etapa 5.</li>
</ol>
3. Síntese de nanofios
<ol>
	<li>Limpe uma lâmina de vidro de microscópio em plasma de oxigênio por 2 min.</li>
	<li>Aplique algumas gotas de solução de poli-L-lisina na lâmina para cobri-la totalmente, aguarde 5 min, depois enxágue com água DI e seque com nitrogênio.</li>
	<li>Aplique algumas gotas de solução coloidal de ouro na lâmina para cobri-la totalmente, aguarde 2 min, depois enxágue com água DI e seque com nitrogênio.</li>
	<li>Remova os contaminantes orgânicos usando plasma de oxigênio por 30 segundos.</li>
	<li>Insira a lâmina de vidro com nanopartículas de ouro em uma câmara CVD e evacue.</li>
	<li>Pré-equilibrar a câmara a 440 °C, 35 torr e 50 sccm de fluxo de H2.</li>
	<li>Inicie o processo de deposição fluindo gás SiH4, fluxo 2 sccm. Realize o processo CVD por 30 min para obter nanofios de aproximadamente 50 μm de comprimento.</li>
	<li>Meça o comprimento dos nanofios (por SEM ou por microscópio óptico usando um filtro de campo escuro). Se usar um microscópio óptico medir o comprimento dos nanofios nas bordas da amostra, deve ser fácil encontrar um fio saindo paralelo à superfície.</li>
</ol>
4. Nanofios de fundição no substrato
<ol>
	<li>Suspenda os nanofios em etanol. Coloque a lâmina com filme de nanofio preparado na etapa 3 em um frasco e adicione etanol para cobrir a lâmina com excesso de nível de líquido de ~ 1 cm.</li>
	<li>Sonicar o frasco para injetáveis durante 3 segundos, a solução deve ficar ligeiramente turva. 
	Importante: Os nanofios suspensos tendem a se agregar, pois a suspensão não é estável; portanto, deve ser usado logo após a preparação, antes da agregação.</li>
	<li>Coloque o substrato Si3N4 / SiO2 / Si em uma placa quente pré-aquecida a 150 ° C. Adicione algumas gotas de suspensão de nanofios na superfície aquecida. Uma vez que o líquido esteja seco, verifique a densidade dos nanofios na superfície seguindo o processo de fundição por gota usando um microscópio óptico com filtro de campo escuro. A fim de obter alto rendimento de dispositivos de nanofios únicos, o processo deve resultar com densidade de superfície de cerca de 100 nanofios por 1 mm2 com comprimento mínimo de nanofios de ~ 20 μm.</li>
</ol>
5. Recozimento térmico rápido
<ol>
	<li>Coloque o substrato alvo (wafer de Si intrínseco ou nanofios fundidos em um substrato de etapas anteriores) no substrato doador de forma que o alvo fique voltado para o substrato doador.</li>
	<li>Coloque os dois substratos na câmara RTA e feche a porta da câmara.</li>
	<li>Evacue a câmara, purgue com Argônio e evacue novamente. Esta etapa garante que nenhum resíduo de oxigênio ou outro gás indesejado seja deixado na câmara.</li>
	<li>Recozer os substratos na temperatura e tempo desejados. O nível de dopagem, indicado pelo valor da resistência da folha, depende do tempo e da temperatura do recozimento (Figura 1). Um processo de temperatura de recozimento de 1.000 ºC e tempo de recozimento de 40 segundos é demonstrado. Normalmente, são aplicados tempos de recozimento de 5 a 120 segundos. O tempo de rampa de temperatura deve ser o mais curto possível, dependendo das especificações do sistema de recozimento. Aqui, um tempo de rampa de 6 segundos é usado da temperatura ambiente para a temperatura do processo.</li>
</ol>
6. Medições de resistência da folha
<ol>
	<li>Mergulhe a amostra dopada com MLCD em solução de ácido fluorídrico a 1% por 5 min para remoção da camada de óxido.</li>
	<li>Enxágüe com água DI, isopropanol e seque com jato de nitrogênio.</li>
	<li>Meça a resistência da folha usando uma configuração de sonda de quatro pontos. Para este exemplo, o Jandel RM3-AR é usado e possui um sistema de medição automática de resistência de chapa dedicado. A corrente típica aplicada está na faixa de 1-10 μA.</li>
</ol>
7. Fabricação e Caracterização de Dispositivos de Nanofios
<ol>
	<li>Aquecer a amostra numa placa quente a 120 °C durante 5 min.</li>
	<li>Spin coat AZ nLOF2020 fotorresistente a 4.000 rpm.</li>
	<li>Cozer a amostra a 110 °C durante 75 segundos utilizando uma placa quente a vácuo.</li>
	<li>Expor a 40 mJ/cm2 com uma fonte de luz de 365 nm, utilizando um alinhador de máscara e a máscara de padrão de eléctrodos.</li>
	<li>Assar novamente as amostras após exposição a 110 °C durante 75 segundos numa placa de aquecimento a vácuo.</li>
	<li>Desenvolver as amostras em AZ726MIF solução durante 70 segundos, enxaguar em água DI e secar com azoto.</li>
	<li>Evaporar 100 nm de níquel por evaporador de feixe eletrônico.</li>
	<li>Efectuar a descolagem com solvente N-metil-2-pirrolidona (NMP) quente (80 °C).</li>
	<li>Inspecione o substrato para localizar os dispositivos NW-FET formados com sucesso no processo e registre suas localizações. Isso pode ser feito facilmente usando microscópio óptico com filtro de campo escuro, desde que os marcadores de endereço sejam formados.</li>
	<li>Meça as curvas IV para dispositivos selecionados usando um analisador de dispositivo semicondutor e uma configuração de estação de sonda. Coloque a amostra no estágio condutor que está conectado ao analisador como terminal de porta. Use a câmera do microscópio da estação de sonda para aproximar as agulhas da sonda perto dos eletrodos do dispositivo e toque suavemente os eletrodos com as agulhas. As agulhas devem ser conectadas como terminais de fonte e drenagem ao analisador.</li>
</ol>

<ol><li>Hazut, O., Agarwala, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+doping+of+silicon+wafers+and+nanostructures+with+phosphine+oxide+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers.</a> ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).</li>
<li>Hisamoto, D., Lee, W. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FinFET-+A+self-aligned+double-gate+MOSFET+scalable+to+20+nm%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Electron+Devices%22%5BJournal%5D)">FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 47, 2320-2325 (2000).</li>
<li>Leung, G., Chui, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+impact+of+random+dopant+fluctuation+on+nanoscale+junctionless+FinFETs%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Variability impact of random dopant fluctuation on nanoscale junctionless FinFETs.</a> IEEE Electron Device Lett. 33, 767-769 (2012).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wafer-scale%2C+sub-5+nm+junction+formation+by+monolayer+doping+and+conventional+spike+annealing%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Wafer-scale, sub-5 nm junction formation by monolayer doping and conventional spike annealing.</a> Nano Lett. 9 (2), 725-730 (2009).</li>
<li>Peercy, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Drive+to+Miniaturization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The Drive to Miniaturization.</a> Nature. 406, 1023-1026 (2000).</li>
<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%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Nanowires.</a> J. Phys. D. 39, R387-R406 (2006).</li>
<li>Gunawan, O., Wang, K., Fallahazad, B., Zhang, Y., Tutuc, E., Guha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Performance+Wire-Array+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">High Performance Wire-Array Silicon Solar Cells.</a> Prog. Photovoltaics. 19, 307-312 (2011).</li>
<li>Ho, J. C., Yerushalmi, R., Jacobson, Z. A., Fan, Z., Alley, R. L., Javey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+nanoscale+doping+of+semiconductors+via+molecular+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers.</a> Nat. Mater. 7, 62-67 (2008).</li>
<li>Koren, E., Rosenwaks, Y., Allen, J. E., Hemesath, E. R., Lauhon, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonuniform.+Doping+distribution+along+silicon+nanowires+measured+by+kelvin+probe+force+microscopy+and+scanning+photocurrent+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nonuniform. Doping distribution along silicon nanowires measured by kelvin probe force microscopy and scanning photocurrent microscopy.</a> Appl. Phys. Lett. 95, 092105(2009).</li>
<li>Wagner, R. S., Ellis, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+vapor-liquid-solid+mechanism+of+crystal+growth+and+its+application+to+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Trans.+Metall.+Soc.+AIME%22%5BJournal%5D)">The vapor-liquid-solid mechanism of crystal growth and its application to silicon.</a> Trans. Metall. Soc. AIME. 233, 1053-1064 (1965).</li>
<li>Cui, Y., Lauhon, L. J., Gudiksen, M. S., Wang, J., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diameter-controlled+synthesis+of+single-crystal+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 78 (15), 2214-2216 (2001).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

MLCD é um método simples e reprodutível. No entanto, deve-se ter atenção à limpeza da superfície e à formação de monocamadas. A limpeza de piranhas das superfícies antes do processo de MLCD é importante não apenas com o objetivo de evitar possíveis impurezas, mas também para a inicialização da superfície para a formação de monocamadas reprodutíveis, proporcionando resultados reprodutíveis entre os processos. O tratamento com piranhas resulta na hidroxilação de grupos superficiais que é necessária para a ligação de molécu...

A dopagem de superfície controlada de estruturas semicondutoras com áreas macroscópicas, bem como em nanoescala, é importante para arquiteturas avançadas de dispositivos semicondutores, como FinFet2,3, bem como para dispositivos baseados em nanoestrutura, como sensores baseados em nanofios e fotovoltaicos4-7. Recentemente, introduzimos a dopagem de contato monocamada (MLCD) para dopagem superficial uniforme e repetível de interfaces de silício com dimensões macroscópicas e nanométricas com controle sobre a dose de dopante e o perfil de difusão1. Uma característica importante do MLCD é a restrição da formação de monocamada a um substrato denominado "substrato doador". O MLCD simplifica algumas das etapas do processo necessárias para a dopagem de contato monocamada (MLCD) e fornece recursos complementares de dopagem de superfície8. Uma vez que o substrato doador é carregado com a monocamada contendo dopante usando química de superfície autolimitada, o substrato doador é colocado em contato com o substrato destinado à dopagem, denominado "substrato alvo", e ambos os substratos são recozidos enquanto em contato. Durante o processo de recozimento, os átomos dopantes se difundem para os substratos doador e alvo e são ativados na temperatura elevada. Como o MLCD não requer implantação de alta energia de átomos dopantes, nenhum dano estrutural é causado à rede semicondutora durante o processo e nenhuma outra etapa de recozimento é necessária. Um bom controle sobre a difusão do dopante é possível controlando os parâmetros do processo térmico rápido. Comprimentos de difusão dopante ultra rasos e uniformes de até alguns nanômetros são facilmente alcançados. A separação da monocamada da sequência do processo simplifica o processo, permite maior controle sobre os parâmetros do processo e abre novas possibilidades para esquemas de dopagem que não eram possíveis usando outros métodos. Atingir um nível de dopante tão alto quanto o limite de solubilidade do fósforo no silício é possível por vários processos de dopagem MLCD aplicados sucessivamente. Em resumo, os métodos tradicionais de dopagem sofrem de limitações intrínsecas para fabricar perfis de dopagem ultra-rasos. Isso se deve às variações estatísticas inerentes às concentrações da fonte, dose geral e distribuição de energia, que são inerentes às baixas energias de implantação necessárias para a implantação ultra-rasa. O MLCD fornece um meio simples para dopagem de superfície, este é o resultado das características únicas do MLCD contando com o controle preciso da dose e localização do dopante na escala atômica, utilizando química de superfície robusta para gerar a fonte de dopante com química monocamada autolimitada formada exclusivamente na superfície do semicondutor.

<table><tbody><tr><td>Bolachas de silício de alta pureza</td><td>Topsil-50</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>nm Si3N4/50 nm SiO2/Si bolachas de</td><td>silício Vale do Silício Microeletrônica-Ácido</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>sulfúrico 98%</td> <td>BioLab</td><td>19550523</td><td></td></tr><tr><td>peróxido de hidrogênio 30%</td> <td>J.T. Baker</td><td>2190-03</td><td></td></tr><tr><td>hidróxido de amônio 25%</td><td>J.T. Baker</td><td>6051</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>J.T. Baker</td><td>8025</td><td></td></tr><tr><td>Mesitylene</td><td>Sigma</td><td>M7200</td><td></td></tr><tr><td>Diclorometano</td><td>Macron</td><td>4881-06</td><td></td></tr><tr><td>Tetraetil metilenodifosfonato</td><td>Aldrich</td><td>359181</td><td></td></tr><tr><td>Óleo Mineral</td><td>Sigma</td><td>M3516</td><td></td></tr><tr><td>Ácido fluorídrico 49%</td><td>J.T. Baker</td><td>9564-06</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05</td><td></td></tr><tr><td> N-Metil-2-pirrolidona </td><td>J.T. Baker</td><td>9397-05</td><td></td></tr><tr><td>AZ nLOF2020</td><td>AZ Materiais Eletrônicos</td><td>nLOF 2020</td><td></td></tr><tr><td>AZ 726 MIF</td><td>AZ Materiais Eletrônicos</td><td>726 MIF</td><td></td></tr><tr><td>Solução de Poli-L-Lisina</td><td>Sigma</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>Colóide de ouro solução</td><td>Ted Pella</td><td>82160-80</td><td></td></tr><tr><td>Sistema RTA</td><td>AnnealSys</td><td>MicroAS</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de medição de resistência de folha de sonda de 4 pontos</td><td>Jandel</td><td>RM3-AR</td><td></td></tr><tr><td>Alinhador de máscara</td><td>Suss</td><td>MA06</td><td></td></tr><tr><td>evaporador de feixe eletrônico</td><td>VST</td><td>TFDS-141E</td><td></td></tr><tr><td>Analisador de semicondutores</td><td>Agilent</td><td>B1500A</td><td></td></tr><tr><td>Sistema CVD</td> <td>-</td><td></td> <td>construído em casa</td></tr></tbody></table>

dopagem por contato monocamada de superfícies de silício e nanofios usando compostos organofosforados

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

A dopagem de contato monocamada (MLCD) é um método simples para dopagem de superfícies e nanoestruturas1. O MLCD resulta na formação de perfis de dopagem altamente controlados, ultra rasos e nítidos em escala nanométrica. No processo MLCD, a fonte dopante é uma monocamada contendo átomos dopantes.
Neste artigo, é demonstrado um procedimento detalhado para dopagem superficial de substrato de silício, bem como nanofios de silício. A fonte de dopante de fósforo foi formada usando monocamada de tetraetil metilenodifosfonato em um substrato de silício. Este substrato contendo monocamada foi colocado em contato com um substrato alvo de silício intrínseco imaculado e recozido enquanto em contato. A resistência da folha do substrato alvo foi medida usando sonda de 4 pontos. Os nanofios de silício intrínsecos foram sintetizados pelo processo de deposição química de vapor (CVD) usando um mecanismo vapor-líquido-sólido (VLS); nanopartículas de ouro foram usadas como catalisador para o crescimento de nanofios. Os nanofios foram suspensos em etanol por sonicação suave. Esta suspensão foi usada para dropcast os nanofios em substrato de silício com uma camada superior dielétrica de nitreto de silício. Esses nanofios foram dopados com fósforo de maneira semelhante à usada para o wafer de silício intrínseco. O processo de fotolitografia padrão foi usado para fabricar eletrodos de metal para a formação de transistor de efeito de campo baseado em nanofios (NW-FET). As propriedades elétricas de um dispositivo representativo de nanofios foram medidas por um analisador de dispositivo semicondutor e uma estação de sonda.

Resultados representativos do processo de dopagem superficial com MLCD de fósforo são mostrados na Figura 1. Pastilhas de silício intrínseco foram tratadas com MLCD de fósforo, resultando em uma diminuição monotônica dos valores de resistência por camada. Os valores de resistência por camada diminuem com tempos de recozimento mais longos e temperaturas de recozimento mais altas, conforme mostrado pelas três curvas na Figura 1. Os valores de resistência por camada podem ser correlacionado...

Um procedimento detalhado para dopagem de superfície de interfaces de silício é fornecido. A dopagem de superfície ultra-rasa é demonstrada usando monocamadas contendo fósforo e processo de recozimento rápido. O método pode ser usado para dopagem de superfícies de áreas macroscópicas, bem como nanoestruturas.

Dopagem por contato monocamada de superfícies de silício e nanofios usando compostos organofosforados

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar a dopagem superficial de pastilhas de silício e nanofios utilizando o método de dopagem por contato com monocamada. Isso é alcançado ao reagir um substrato doador com uma solução precursora para a formação de uma monocamada auto-organizada. A monocamada contém átomos dopantes potenciais e atua como uma fonte de dopantes bem definida e limitada.Como segundo passo, o substrato doador entra em contato com o substrato alvo, e ambos são aquecidos em um sistema de tratamento térmico rápido. Durante o processo de aquecimento, as moléculas da monocamada se decompõem e os átomos de dopante são difundidos e ativados nos substratos doador e alvo. Em seguida, os dois substratos são separados e uma configuração de quatro pontas é utilizada para medir a resistência sheet.Os resultados mostram uma diminuição típica dos valores de resistência ôhmica por unidade de área medidos para os substratos-alvo, realizada para diversos tempos e temperaturas de recozimento. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como a implantação iônica, é que ela permite a formação simples, porém confiável, de perfis de dopagem muito rasos. Este método é útil para a dopagem superficial de todos os tipos de pastilhas, bem como de nanoestruturas.Também pode ser utilizado em outros sistemas, como arquiteturas de dispositivos 3D, entre outros. Identifique o silício e a silicone com substratos dielétricos que serão usados como alvo e doador e prepare-se para trabalhar com soluções piranha. Adquira quantidade suficiente de solução piranha ácida de peróxido de hidrogênio e ácido sulfúrico para cobrir os substratos, cerca de 120 mililitros aqui.Use extrema cautela ao manipular a solução de piranha. Coloque os substratos em um suporte apropriado. Insira o suporte na solução de piranha por 15 minutos.Após 15 minutos, retire o suporte com as amostras e enxágue tudo três vezes com água desionizada. Em seguida, submerja o suporte e os substratos em cerca de 140 mililitros de uma solução básica de peróxido de amônio, peróxido de hidrogênio e água desionizada. Coloque isso em um banho ultrassônico a 60 graus Celsius por oito minutos. Após o banho, enxágue as amostras três vezes com água desionizada, seguido por uma lavagem com etanol.Em seguida, seque com fluxo de nitrogênio. Seque as amostras em estufa a 115 graus Celsius por 10 minutos. Para a formação de monocamada, prepare uma concentração de 1% em volume de difosfato de metileno tetraetila em melina em um frasco resistente à pressão.Deve haver quantidade suficiente para cobrir os substratos doadores, cerca de 20 mililitros. Nesse caso, use pin&ccedil;as para transferir os substratos doadores para o frasco e certifique-se de que estejam cobertos. Em seguida, feche o frasco hermeticamente.Utilize um banho de óleo mineral aquecido a 100 graus Celsius para aquecer o frasco por duas horas. Em seguida, deixe o frasco esfriar por três minutos. Abra o frasco e enxágue as amostras três vezes em melina e três vezes em diclorometano.Em seguida, seque-os com uma corrente de nitrogênio. A síntese de nanofios começa com a limpeza de um lamínula de microscópio. Incube no plasma de oxigênio por dois minutos.Adicione algumas gotas de solução de poli-L-lisina sobre a lâmina para cobri-la completamente. Aguarde cinco minutos, depois enxágue com água ionizada e seque com nitrogênio. Agora, adicione algumas gotas de solução coloidal de ouro sobre a lâmina para cobri-la completamente.Aguarde dois minutos. Enxágue com água ionizada e seque com nitrogênio. Remova contaminantes orgânicos utilizando plasma de oxigênio por 30 segundos.Prossiga inserindo a lâmina de vidro com nanopartículas de ouro em uma câmara de deposição química em fase vapor e evacuando-a com evacuação. Complete o pré-equilíbrio da câmara a 440 graus Celsius e 35 tor com um fluxo de 50 centímetros cúbicos padrão por segundo de hidrogênio molecular. Em seguida, inicie o processo de deposição fluindo dois centímetros cúbicos padrão por segundo de salina para obter nanofios com aproximadamente 50 micrômetros.Realize a deposição por 30 minutos. Após a conclusão, meça os nanofios por microscopia. Após a medição dos fios, coloque a lâmina com o filme de nanofios.Em um vial, adicione etanol para cobrir a lâmina em cerca de um centímetro. Sonique o vial por três segundos, período durante o qual a solução deve ficar levemente turva. Pré-aqueça uma placa aquecedora a 150 graus Celsius.Em seguida, coloque sobre ele um substrato de dióxido de silício nitreto de silício, silicone. Adicione algumas gotas de suspensão de nanofios sobre a superfície aquecida. Após a secagem do líquido, verifique a densidade dos nanofios na superfície utilizando um microscópio óptico com filtro de campo escuro.Para obter um alto rendimento de dispositivos de nanofios individuais, este processo de deposição por gota deve produzir densidades superficiais de cerca de 100 nanofios por milímetro quadrado, com um comprimento mínimo de nanofio de aproximadamente 20 micrômetros. Para obter dopagem, o substrato com nanofios e o dopante doador precisam entrar em contato. Coloque o substrato-alvo na câmara de análise térmica rápida.Coloque o substrato doador sobre o substrato alvo com o lado frontal voltado para o substrato alvo. Inicie o processo anal. Essas amostras serão submetidas a uma rampa de seis segundos.Tempo da temperatura ambiente até uma temperatura anal de 1000 graus Celsius mantida por 40 segundos. Uma vez que a amostra dopada por contato em monocamada é preparada, prepare-se para medir sua resistência. Obtenha uma solução de ácido fluorídrico a 1% e coloque a amostra nela por cinco minutos.Para remover a camada de óxido, enxágue com água ionizada. Em seguida, use isopropanol e seque com jato de nitrogênio. Meça a resistência superficial utilizando a técnica de quatro pontas.A corrente típica aplicada é de um a dez microampères. Técnicas comuns de fotolitografia são utilizadas para produzir esquematicamente dispositivos de nanofios. Inicie com a amostra contendo nanofios.Aqueça a amostra, em seguida centrifugue. Revesta-a com resistência fotográfica. Após fixar a resistência, utilize um alinhador de máscara para expor o padrão do eletrodo e desenvolva as amostras.Lave e seque as amostras. Em seguida, utilize um evaporador por feixe de elétrons para evaporar níquel sobre as superfícies. Por fim, realize a remoção para expor os dispositivos, localizando os transistores de efeito de campo de nanofios formados com sucesso e registrando suas posições.Utilize um microscópio óptico com filtro de campo escuro. Um analisador de dispositivos semicondutores e uma estação de sondas são utilizados para medir as curvas IV dos dispositivos selecionados. Conecte uma platina condutiva ao analisador como terminal de porta.Em seguida, coloque a amostra sobre ele. Conecte as agulhas de prova como terminais de fonte e dreno ao analisador. Depois, use a câmera do microscópio da estação de prova para posicionar as agulhas próximas ao dispositivo e toque suavemente os eletrodos com as agulhas.Prossiga com as medições. Tratar pastilhas de silício intrínseco com dopagem por contato em monocamada de fósforo resulta em uma diminuição monotônica dos valores de resistência ôhmica superficial em função do tempo de anelação, sendo que tempos de anelação mais longos levam a níveis de dopagem mais elevados, assim como temperaturas de anelação mais altas. Valores mais baixos de resistência ôhmica superficial estão correlacionados com a concentração de dopagem ativada, sendo que resistência ôhmica superficial mais baixa indica níveis de dopagem mais altos.Um aumento adicional do tempo de recozimento não resultará em diminuição adicional da resistência sheet, já que a dose de dopante é limitada. Este diagrama mostra as curvas IV de transistores de efeito de campo de nanofios. A curva preta é para um dispositivo intrínseco.Compare isso com a curva azul para a monocamada moderadamente dopada. FET com dopagem de contato em azul. Foi aquecido a 900 graus Celsius por segundos.A curva vermelha é de um dispositivo altamente dopado, tratado a 1005 graus Celsius por 10 segundos. Após este procedimento, outros métodos, como tempo de voo e espectroscopia de massas de íons secundários, podem ser realizados para caracterizar ainda mais propriedades como perfis de concentração de dopagem. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como utilizar o procedimento de dopagem com contato único para criar perfis de dopagem ultra rasos em pastilhas e nanofios.

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Engineering

Engenharia

Dopagem de contato em monocamada de superfícies de silício e nanofios usando compostos organofosforados

Aqui nós descrevemos um método simples para padronização funcionalização silício e germânio com monocamadas orgânicas reativas e demonstrar-óxido livre dos substratos padrão com pequenas moléculas e proteínas. A abordagem completamente protege as superfícies da oxidação química, oferece um controle preciso sobre a morfologia característica, e fornece fácil acesso a padrões quimicamente discriminados.

Funcionalização litografia macia e livre de óxido Patterning silício e germânio

Biossensores interface com ambientes complexos e biológicas e realizar a detecção de alvo, combinando sensores altamente sensíveis com sondas altamente específicos ligados ao sensor através de modificação da superfície. Aqui, nós demonstrar a funcionalização da superfície de sensores ópticos de sílica com biotina, utilizando agentes de acoplamento de silano para colmatar o sensor eo ambiente biológico.

Colocar Sondas Biológicas para Biossensores ópticos de sílica usando agentes de acoplamento de silano

Fonte: Rosenberg, M., et al. Projetando filmes de silício poroso como portadores do fator de crescimento nervoso. J. Vis. Exp. (2019).Este vídeo demonstra o uso de um filme de silício poroso nanoestruturado degradável (PSi) para a liberação sustentada do fator de crescimento nervoso (NGF) para apoiar a diferenciação celular PC12. O NGF é adsorvido nos poros do filme por meio de interações eletrostáticas e é gradualmente liberado no meio por difusão e degradação do andaime. Essa entrega...

Entrega sustentada do fator de crescimento nervoso usando um filme de silício poroso em células de feocromocitoma 12 de ratos

Relatamos uma alteração no processo de HF tratado in situ de Si (001) para um estado de superfície hidrófilo ou hidrófobo por irradiação de amostras em câmaras de microfluidos cheios com H 2 O 2 / H 2 O solução (0,01% -0,5%) ou soluções de metanol usando laser UV pulsado de baixa fluência de pulso relativa.

Seletiva Área Modificação de Superfície Wettability Silicon por Pulsed Laser irradiação UV em meio líquido

O processo de fabricação e as técnicas de caracterização experimental relevantes para bombas de elétron único baseadas em pontos quânticos semicondutores de óxido metálico de silício são discutidos.

Silicon Metal-Óxido-semiconductor Quantum Dots para bombear-elétron único

Descrevemos as abordagens para a fabricação de dispositivos e caracterização elétrica de nanoestruturas semicondutoras de camada de disseleneto de molibdênio (MoSe2) com diferentes espessuras. Além disso, é descrita a fabricação de contatos ôhmicos para nanocristais MoSede 2 camadas pelo método de deposição de feixe de íons focalizados usando platina (Pt) como metal de contato.

Ohmic Contato Fabrication usando uma técnica Focused-ion Beam e caracterização elétrica para camada semicondutora Nanoestruturas

A RT técnica passivation superfície do líquido para investigar a atividade de recombinação de defeitos de silício em massa é descrito. Para que a técnica seja bem sucedido, três passos críticos são necessários: (i) a limpeza química e corrosão de silício, (ii) a imersão de silício em 15% de ácido fluorídrico e (iii) iluminação durante 1 min.

Luz reforçada Passivation ácido fluorídrico: uma técnica sensível para a detecção de defeitos de silício em massa

Descrevemos as principais etapas para biossensoriamento usando transistores de efeito de campo de nanofios de polissilício, incluindo a preparação do dispositivo e a imobilização e confirmação de uma sonda molecular de DNA na superfície do nanofio, bem como condições para detecção de DNA.

Preparação de Silicon Nanowire transistor de efeito de campo para aplicações químicas e Biossensoriais

Apresentamos um método detalhado para fabricar uma matriz de fototransistor NIPIN lateral deformável para sensores de imagem curvos. A matriz de fototransistor com uma forma de malha aberta, que é composta de ilhas de silicone fina e elásticos metais interligações, proporciona flexibilidade e elasticidade. O analisador do parâmetro caracteriza a propriedade elétrica do fototransistor fabricado.

Fabricação de imagem flexível Sensor baseado no NIPIN Lateral Phototransistors

Métodos de fabricação de superfície por deposição estampada de pincéis grossos nanômetros ou mícrons de espessura, filmes de quitosana de um polímero de co azlactone bloco são relatados. Passos críticos experimentais, resultados representativos e limitações de cada método são discutidas. Esses métodos são úteis para a criação de interfaces funcionais com características físicas adaptadas e reatividade de superfície ajustável.

Fabricação de superfícies reativas com escova, como filmes de quitosana de polímeros co bloco Azlactone-acrescida e

Demonstramos a síntese de nanopartículas de silício poroso fusogenic para entrega efectiva do oligonucleotide in vitro e in vivo. Nanopartículas de silício poroso são carregadas com siRNA para formar o núcleo, que é revestido por fusogenic lipídios através da extrusão para formar o reservatório. Direcionamento functionalization moiety e caracterização de partículas estão incluídos.

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Aprenda a dopar silício de forma ultra-rasa usando monocamadas organofosforadas e anelamento térmico rápido. Este método permite controlar precisamente as propriedades elétricas de superfícies macroscópicas e nanofios.

Dopagem por contato monocamada de superfícies de silício e nanofios usando compostos organofosforados

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