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

O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar a dopagem superficial de isenções de silício e nanofios usando o método de dopagem por contato monocamada. Isso é conseguido reagindo um substrato doador com uma solução precursora para a formação de uma monocamada automontada. A monocamada contém átomos de dopante potenciais e serve como uma fonte de dopante bem definida e limitada.

Como segundo passo, o substrato doador é colocado em contato com o substrato alvo, e ambos são ajoelhados em um sistema anal térmico rápido. Durante o processo anal, as moléculas de monocamada se decompõem e os átomos são difundidos e ativados nos substratos doador e alvo. Em seguida, os dois substratos são separados e uma configuração de sonda de quatro pontos é usada para medir a resistência da folha.

Os resultados mostram uma diminuição típica nos valores de resistência da folha medidos para os substratos alvo, ajoelhados por vários tempos e temperaturas. A principal vantagem desta técnica sobre os métodos existentes, como a implantação de íons, é que ela permite a formação simples, mas confiável, de perfis de dopagem muito rasos. Este método é útil para dopagem de superfície de todos os wafers, bem como nanoestruturas.

Ele também pode ser usado para outros sistemas, como arquiteturas de dispositivos 3D e muito mais. Identificar o silício e o silicone com substratos dielétricos que serão utilizados como alvo e preparar o doador para trabalhar com soluções de piranha. Adquira solução de piranha ácida suficiente de peróxido de hidrogênio e ácido sulfúrico para cobrir os substratos aqui cerca de 120 mililitros.

Tenha muito cuidado ao trabalhar com a solução de piranha. Coloque os substratos em um suporte apropriado. Insira o suporte na solução de piranha por 15 minutos.

Após 15 minutos, recupere o suporte com as amostras e enxágue tudo em água deionizada três vezes. Em seguida, mergulhe o suporte e os substratos em cerca de 140 mililitros de uma solução de base perha de hidróxido de amônio, peróxido de hidrogênio e água deionizada. Coloque isso em um banho ultrassônico a 60 graus Celsius por oito minutos Após o banho, enxágue as amostras em água deionizada três vezes, seguida de um enxágue com etanol.

Em seguida, seque sob uma corrente de nitrogênio. Seque as amostras em um forno 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 seguro para pressão.

Deve haver o suficiente para cobrir os substratos doadores de cerca de 20 mililitros. Neste caso, use uma pinça para transferir os substratos doadores para o frasco e certifique-se de que estão cobertos. Em seguida, feche o frasco para injetáveis.

Use um banho de óleo mineral aquecido a 100 graus Celsius para aquecer o frasco por duas horas. Em seguida, deixe o frasco arrefecer durante três minutos. Abra o frasco para injetáveis e lave as amostras três vezes em melina e três vezes em di clorometano.

Em seguida, seque-os sob uma corrente de nitrogênio. A síntese de nanofios começa com a limpeza de um vidro de microscópio. Deslize no plasma de oxigênio por dois minutos.

Aplique algumas gotas de solução de poli L Lycine na lâmina para cobri-la totalmente. Aguarde cinco minutos, depois enxágue com água ionizada e seque com nitrogênio. Agora aplique algumas gotas de solução coloidal de ouro na lâmina para cobri-la totalmente.

Aguarde dois minutos. Enxágüe com água ionizada e seque com nitrogênio. Remova os contaminantes orgânicos usando plasma de oxigênio por 30 segundos.

Prossiga inserindo a lâmina de vidro com nanopartículas de ouro em uma câmara de deposição de vapor químico e evacuando-a com evacuação. Completo Pré-equilibre a 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 solução salina para obter aproximadamente 50 nanofios micrométricos.

Realize o depoimento por 30 minutos. Depois de concluído, meça os nanofios por microscopia. Depois de medir os fios, coloque a lâmina com o filme de nanofios.

Em um frasco, adicione etanol para cobrir a lâmina em cerca de um centímetro. Sonicar o frasco para injetáveis durante três segundos, durante os quais a solução deve ficar ligeiramente turva. Pré-aqueça uma placa quente a 150 graus Celsius.

Em seguida, coloque sobre ele um nitreto de silício, dióxido de silício, substrato de silicone. Adicione algumas gotas de suspensão de nanofios na superfície aquecida. Quando o líquido estiver seco, verifique a densidade dos nanofios na superfície usando um microscópio óptico com filtro de campo escuro.

A fim de obter um alto rendimento de dispositivos de nanofios únicos, esse processo de fundição por gota deve produzir densidades de superfície de cerca de 100 nanofios por milímetro quadrado com um comprimento mínimo de nanofios de cerca de 20 micrômetros. Para conseguir a dopagem, o substrato com nanofios e o doador precisam ser colocados em contato. Coloque o substrato alvo na câmara anal térmica rápida.

Coloque o substrato doador no substrato alvo com a parte frontal voltada para o substrato alvo. Inicie o processo anal. Essas amostras serão submetidas a uma rampa de seis segundos.

Tempo desde a temperatura ambiente até uma temperatura anal de 1000 graus Celsius mantida por 40 segundos. Uma vez que a amostra dopada por contato monocamada é feita, 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, isopropanol e seque com nitrogênio. Meça a resistência da folha usando uma técnica de sonda de quatro pontos.

A corrente típica aplicada é de um a 10 microamperes. Técnicas comuns de fotolitografia são usadas para produzir dispositivos de nanofios esquematicamente. Comece com a amostra contendo nanofios.

Aqueça a amostra e centrifugue. Revesti-o com fotorresistência. Depois de definir a resistência, use um alinhador de máscara para expor o padrão do eletrodo e desenvolver as amostras.

Enxágue e seque as amostras. Em seguida, use um evaporador de feixe eletrônico para evaporar o níquel nas superfícies. Por fim, execute a decolagem para revelar os dispositivos para localizar dispositivos transistores de efeito de campo de nanofios formados com sucesso e registrar suas localizações.

Use um microscópio óptico com filtro de campo escuro. Uma configuração de analisador de dispositivo semicondutor e estação de sonda é usada para medir as curvas IV para os dispositivos selecionados. Conecte um estágio condutor ao analisador como o terminal da porta.

Em seguida, coloque a amostra nele. Conecte as agulhas da sonda como terminais de origem e drenagem ao analisador. Em seguida, use a câmera do microscópio da estação de sonda para aproximar as agulhas da sonda do dispositivo e toque suavemente os eletrodos com as agulhas.

Prossiga com as medições. O tratamento de wafers de silício intrínsecos com dopagem de contato de monocamada de fósforo resulta em uma diminuição monotônica na folha Os valores de resistência em função de uma vez mais longa e os tempos levam a níveis mais altos de dopagem, assim como as temperaturas mais altas da anele. Valores mais baixos de resistência da folha estão correlacionados com a concentração de dopagem ativada, com menor resistência da folha indicando níveis mais altos de dopagem.

Um aumento adicional no tempo de análise não resultará em uma diminuição adicional da resistência da folha, uma vez que a dose docente é limitada. Este diagrama mostra 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. Contato dope FET em azul. Foi um ajoelhado a 900 graus Celsius por segundos.

A curva vermelha é para um dispositivo altamente dope, ajoelhado a 1005 graus Celsius por 10 segundos. Após este procedimento, outros métodos como tempo de voo, espectroscopia de massa de íons secundários podem ser realizados para caracterizar ainda mais propriedades como perfis de concentração de dopagem. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como usar o procedimento de dopagem de contato mono para fazer perfis de dopagem ultra rasos em wafers e nano fios.