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

O objetivo geral deste experimento é demonstrar a formação de superfícies hidrofílicas e hidrofóbicas em silicone por irradiação com lasers de fluoreto de criptônio e fluoreto de argônio a partir de amostras imersas em uma baixa concentração de soluções de peróxido de hidrogênio ou metanol. Este método pode ajudar a responder a algumas questões-chave no campo de interação de semicondutores a laser em relação à modificação química da área seletiva da superfície do semicondutor, que pode ser adequada para aplicações de biossensores. A principal vantagem desta técnica é que elas podem ser aplicadas no controle de aço da viabilidade da superfície do silício sem uma superfície de aspiração.

Morfologia do semicondutor. Primeiro tivemos a ideia para este método. Estamos investigando o processo de base de laser U para formação de área seletiva de defeitos de superfície usados na tecnologia.

Agora, como mistura quântica, a demonstração visual deste método é crítica, pois a população da frota de bolsas de ar da câmara simples e a radiação com o feixe homogeneizado do laser EXIM são etapas relativamente difíceis. Para começar, use um escriba de diamante para clivar um wafer de silício obed de fósforo do tipo extremidade com um lado polido em amostras de 12 milímetros por seis milímetros com 380 mícrons de espessura. Em seguida, limpe as amostras enxaguando-as com acetona e álcool isopropílico por cinco minutos cada.

Em seguida, condicione as amostras em uma solução de ácido fluorídrico a 0,9% por um minuto para remover o óxido inicial, depois enxágue-as em água deionizada e seque-as com um jato de nitrogênio de alta pureza. Armazene as amostras preparadas em um saco cheio de nitrogênio para conter a oxidação, quando estiver pronto para continuar, coloque as amostras em uma câmara de 0,74 milímetros de altura. Encheu a câmara com 0,01 a 0,2% de peróxido de hidrogênio diluído em água ou com metanol DGAs e, em seguida, selou a câmara com uma janela de sílica fundida que possui uma luz UV de alta transmissão.

Certifique-se de que não haja bolsas de ar dentro da câmara. Irradie a amostra com um feixe homogeneizado em apenas dois locais em cada amostra, aumentando o número de pulsos de 100 para 600 em passos de 100 pulsos através de uma máscara circular de quatro milímetros de diâmetro. Em seguida, irradie as amostras da mesma maneira usando uma máscara de folha de bordo.

Quando terminar, enxágue as amostras com água ionizada e seque-as com uma biotina diluída de nitrogênio conjugada e corada com fluoresceína nanoesferas de 40 nanômetros de diâmetro com PBS para uma vez 10 elevado à 12ª partícula por mililitro à temperatura ambiente. Em seguida, mergulhe as amostras irradiadas com laser de fluoreto de criptônio por duas horas nesta solução em temperatura ambiente. Em seguida, mergulhe as amostras irradiadas em PBS por um minuto para eliminar quaisquer nanoesferas coradas com fluoresceína não ligadas da superfície.

Comece colocando a amostra em uma superfície plana e limpa, forme uma gota na ponta da microseringa e abaixe-a lentamente até a superfície da amostra até que ela entre em contato e seja transferida para a superfície. Usando uma câmera CCD, capture e salve as imagens do perfil da gota d'água, meça cada ângulo de contato independentemente em cada um dos locais do laser. Em seguida, carregue as imagens na imagem J e use o plugin de análise de gotas gotas cobra para estimar e calcular a média dos valores do ângulo de contato.

Comece transformando as imagens em imagens em escala de cinza. Em seguida, contorne o contorno da gota da esquerda para a direita para inicializar a cobra. Aceite a curva que conecta esses nós e evolua a curva pressionando o botão da cobra.

Repita esse processo para cada gota que foi fotografada. Calcule o valor médio do ângulo de contato de quatro locais irradiados a laser em diferentes amostras para realizar espectroscopia de fotoelétrons de raios-x. Comece carregando as amostras na câmara de vácuo e puxando um vácuo de um vezes 10 elevado a nove negativos.

O Tor então adquire os dados de levantamento de superfície em modos de energia constante de uma energia de passagem de 50 elétron-volts. Segmente uma área de 220 mícrons por 220 mícrons usando uma emissão alfa de alumínio produzida por feixe de 150 watts de potência. Em seguida, adquira varreduras de alta resolução da mesma área analisada usando uma energia de passagem de 20 elétron-volts.

Por fim, processe os espectros adquiridos com o software de quantificação apropriado, de acordo com as especificações do fabricante. Esses resultados do ângulo de contato foram adquiridos após uma exposição média de 10 minutos a soluções de peróxido de hidrogênio. O ângulo de contato diminui com o aumento do número de pulsos para todas as diferentes concentrações de peróxido.

O ângulo de contato mínimo de cerca de 15 graus foi obtido usando soluções de peróxido de hidrogênio de 0,02 e 0,01% em 500 pulsos Os dados de espectroscopia de elétrons fotográficos de raios-X mostram que as quantidades de dióxido de silício e hidróxido de silício no local irradiado por um laser de fluoreto de criptônio são maiores do que as das áreas não irradiadas. Como as superfícies revestidas com dióxido de silício têm um ângulo de contato mínimo de 45 graus a 50 graus e as camadas de hidróxido de silício têm um ângulo de contato mínimo de 13 graus. A monocamada de hidróxido de silício super hidrofílico é provavelmente responsável pela diminuição do ângulo de contato nas amostras irradiadas.

Como as nanoesferas fluorescentes revestidas com biotina são imobilizadas preferencialmente em superfícies de silicone hidrofóbicas não irradiadas, o padrão de folha de bordo observado no fundo verde indica a área de uma superfície fortemente hidrofílica fabricada pelo laser KRF. Ao tocar neste procedimento, é importante lembrar de minimizar a oxidação da exposição ao ar e reduzir a geração de bolhas durante a irradiação do laser Após este procedimento. Outros métodos empregando, por exemplo, lâmpadas UV também podem ser investigados para superfícies quimicamente modificadas com capacidade de materiais.

A vantagem potencial desse método está em sua capacidade de transformar uma superfície de silicone de hidrofóbica em hidrofílica e vice-versa sem remover a onda de uma câmara de processamento. Uma vez dominado, este técnico pode ser concluído em cerca de 30 minutos, dependendo da complexidade do padrão para modificação seletiva do ar. Portanto, depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como usar a luz uuv de um laser de eczema para controlar com capacidade a superfície de silicone em áreas selecionadas.

Não se esqueça de que trabalhar com luz UV pode ser extremamente perigoso e o equipamento de proteção UV deve sempre ser usado durante a execução deste procedimento. Além disso, trabalhar com ácido fluorídrico é perigoso e requer o uso de luvas de borracha e equipamentos de proteção facial.