Name: Crescimento sem sementes de bismuto Nanowire matriz via vácuo evaporação térmica (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Aprenda a crescer nanofios de bismuto sem catalisadores por evaporação térmica em vácuo. Este método escalável produz nanofios de alta pureza para pesquisa em semicondutores e nanotecnologia.

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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.

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 <ol><li> Preparação do sistema de deposição de vapor <ol><li> Faça a ventilação da câmara de deposição de pressão atmosfera e abrir a câmara. A ventilação é feito pressionando o botão &quot;Start PC ventilação&quot; na interface do software de controle, que inicia automaticamente uma sequência que ventilar a câmara à pressão atmosférica. Ao alcançar a pressão da câmara de atmosfera aberta puxando a porta Acesso frente. </li><li> Montar um barco evaporação de tungstênio (alumina revestido) entre um par de eléctrodos evaporação térmica. Coloque 1pelotas g de bismuto para o barco evaporação. </li><li> Montar um alvo vanádio pulverização catódica com a fonte de pulverização catódica. Consulte o passo 1.1.4) para o sistema de deposição que não está equipado com uma fonte de pulverização catódica. </li><li> (Opcional, para o sistema de deposição que não está equipado com uma fonte de pulverização catódica) montar um barco evaporação tungsténio entre um par de eléctrodos de evaporação térmica. Coloque 0,5 g lesmas vanádio no barco evaporação. </li><li> Ligue os conectores mini-bananas (dois para o aquecimento / arrefecimento e potência de dois para sonda de temperatura) do controlador de temperatura de circuito fechado para a passagem direta elétrica do sistema de deposição. </li></ol></li><li> Preparação de substratos de crescimento Nota: A formação de nanofios de bismuto é insensível ao substrato de crescimento de escolha. Resultados semelhantes foram obtidos a partir de lâminas de vidro, placa de silício, ou folha de metal. É recomendado pelos autores que o substrato deve ser limpos imediatamente anterior à vaporprocesso de deposição, a fim de conseguir uma adesão consistente da subcamada de vanádio. Várias técnicas de limpeza do substrato, incluindo a limpeza de plasma e limpeza química húmida, pode ser aplicada e levar a resultados semelhantes. <ol><li> Limpar os substratos de crescimento por plasma de oxigênio <ol><li> Coloque os substratos de crescimento em um aspirador de plasma e bombear a câmara, premindo o botão &quot;VAC ON&quot; botão, a sua pressão base de 10 mTorr. </li><li> Abra a válvula de gás oxigênio e introduzir gás oxigênio para a câmara pressionando o &quot;GAS ON&quot; botão no painel frontal e ajustar a taxa de fluxo, pressionando os botões &quot;decr&quot; para controle de fluxo de gás &quot;INCR&quot; e de manter uma pressão da câmara de cerca de 100 mTorr. </li><li> Defina a energia do plasma em 20 W, pressionando os botões &quot;decr&quot; &quot;INCR&quot; e para o controle de poder e inflamar o plasma, pressionando o &quot;RF ON&quot; botão. </li><li> Espere 5 minutos antes de desligar o plasma pressionando &quot;; RF ON &quot;. Botão ventilar a câmara premindo o botão&quot; Bleed &quot;e recuperar os substratos. </li></ol></li><li> Limpar os substratos de crescimento por método químico molhado <ol><li> Mergulhar os substratos de crescimento contidos em acetona numa proveta. Colocar a proveta numa ultrasonicator e sonicar durante 2 min à potência máxima. </li><li> Remover os substratos da proveta e lavá-los com uma corrente de álcool absoluto a partir de um frasco de lavagem durante 30 segundos. </li><li> Secam-se os substratos em uma corrente de azoto gasoso. </li></ol></li></ol></li><li> Carregamento de substrato e sistema de deposição de bombagem <ol><li> Montar o conjunto de controle de temperatura do substrato para o suporte de substrato. </li><li> Use grampos de mola para montar os substratos de crescimento na parte superior do conjunto de arrefecimento / aquecimento Peltier. </li><li> Montar o suporte do substrato totalmente montado dentro da câmara de deposição de vapor, com os substratos de frente para as fontes de deposição. Ligue os oríficios de passagem elétrica para oRefrigerador Peltier / montagem de aquecedor. </li><li> Fechar o obturador substrato para evitar a deposição não intencional para o substrato. </li><li> Começar a bombear para baixo da câmara de deposição. O bombeamento é feito pressionando o botão &quot;Iniciar PC Pumping&quot; na interface do software de controle, que inicia automaticamente uma sequência que bombear a câmara à sua pressão base. </li></ol></li></ol> 2. Crescimento de bismuto Nanowires Nota: A experiência não está a avançar para o próximo passo até que a pressão de base da câmara de deposição atingiu 2 × 10 -6 Torr ou menos. <ol><li> A deposição da camada interior vanádio Nota: O melhor reprodutibilidade experimental é obtida quando a camada interior de vanádio é depositado pelo método de descarga eléctrica do magnetrão. Na ausência de uma fonte de pulverização catódica, de alta reprodutibilidade pode também ser conseguida ainda por depositar a camada inferior de vanádio utilizando o método de evaporação térmica, desde que o sistema de deposição hasa pressão base baixa (≤ 5 × 10 -7 Torr). Consulte a etapa 3.1.2 para os detalhes. <ol><li> Deposição de vanádio com uma fonte de pulverização catódica. <ol><li> Iniciar o fluxo de árgon na fonte de pulverização catódica. Ajustar a taxa de fluxo para 40 sccm. </li><li> Ajuste a taxa de revolução da bomba turbomolecular para uma pressão na câmara de 2,5 mTorr. </li><li> Enquanto a câmara está a atingir gradualmente a sua pressão estado estacionário, defina os fatores de calibração espessura para a QCM. Para vanádio, a densidade é de 5,96 g / cm3 e o factor-Z é 0,530. </li><li> Ligue a fonte de pulverização catódica DC e definir o poder em 200-250 W. Para o sistema de deposição operado pelos autores, a taxa de deposição é de cerca de 0,4 A / seg a este poder. Sem abrir o obturador substrato, manter a fonte de corrente durante 2 minutos. NOTA: Com este passo o óxido nativo na fonte de vanádio é removida, expondo a superfície de vanádio fresco. </li><li> Abra o obturador substrato para iniciar Depositio vanádion. Nesse meio tempo, redefinir a espessura acumulada da QCM a zero. </li><li> Continuar até que a deposição de uma espessura aparente de 20 nm é acumulada, por leitura QCM. Feche o obturador substrato. </li><li> Gradualmente diminuir a potência de descarga eléctrica para zero. Desligue a fonte. </li><li> Desligue o fluxo de árgon. Retornar a bomba turbomolecular à sua potência máxima. </li></ol></li><li> (Opcional, para o sistema de deposição que não está equipado com uma fonte de pulverização) a deposição de vanádio com uma fonte de evaporação térmica. <ol><li> Devido ao elevado ponto de fusão de vanádio (1910 ° C) e a sua disponibilidade para a oxidação, é recomendável que a sua evaporação térmica ser conduzida a uma pressão de base de 5 × 10 -7 Torr ou menos. </li><li> Defina os fatores de calibração espessura para a QCM. Para vanádio, a densidade é de 5,96 g / cm3 e o factor-Z é 0,530. </li><li> Ligue a energia de evaporação térmica para fornecimento a fonte de vanádio.Lentamente, aumentar o poder de aquecimento para o barco de tungstênio até as lesmas vanádio derreter. </li><li> Com o obturador substrato mantidas fechadas, lentamente aumentar o poder de aquecimento até uma velocidade de deposição de 2 A / sec é alcançado, por leitura QCM. Abrir o obturador do substrato para iniciar a deposição de vanádio. Nesse meio tempo, redefinir a espessura acumulada da QCM a zero. </li><li> Continuar até que a deposição de uma espessura aparente de 50 nm, são acumuladas. Feche o obturador substrato. </li><li> Gradualmente diminuir a potência de evaporação térmica a zero. Desligue a fonte. </li></ol></li></ol></li><li> A deposição de nanofios de bismuto <ol><li> Para a deposição de bismuto a temperatura acima ou abaixo da temperatura ambiente, ajustar o valor desejado para o controlador de temperatura. Aguardar até que a temperatura desejada seja atingida. </li><li> Defina os fatores de calibração espessura para a QCM. Para bismuto, a densidade é de 9,78 g / cm3 e o factor-Z é 0,790. </li><li> Ligue a energia evaporação térmica suplicar à fonte de bismuto. Lentamente, aumentar o poder de aquecimento para o barco de tungstênio até que a taxa de deposição de 2 Å / s é alcançado, por leitura QCM. </li><li> Abra o obturador substrato para começar a deposição de bismuto. Nesse meio tempo, redefinir a espessura acumulada da QCM a zero. </li><li> Continuar até que a deposição de uma espessura aparente de 50 nm, são acumuladas. Feche o obturador substrato. </li><li> Gradualmente diminuir a potência de evaporação térmica a zero. Desligue a fonte. </li><li> Desligue a fonte de alimentação para o elétrico refrigerador / aquecedor térmico. </li><li> Faça a ventilação da câmara de deposição de pressão atmosfera e abrir a câmara. Recuperar o suporte de substrato e recolher os nanofios de bismuto substratos cobertos. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+and+physics+in+one+dimension%3A+Synthesis+and+properties+of+nanowires+and+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).</li>
<li>Akimov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li>
<li>Thurn-Albrecht, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-density+nanowire+arrays+grown+in+self-assembled+diblock+copolymer+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates.</a> Science. 290, 2126-2129 (2000).</li>
<li>Xia, Y. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-dimensional+nanostructures%3A+Synthesis%2C+characterization%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications.</a> Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).</li>
<li>Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+nanowire+superlattice+structures+for+nanoscale+photonics+and+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics.</a> Nature. 415, 617-620 (2002).</li>
<li>Yang, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+growth+of+ZnO+nanowires+and+their+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties.</a> Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).</li>
<li>Allen, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+detection+of+Au+catalyst+atoms+in+Si+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotech%22%5BJournal%5D)">High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires.</a> Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).</li>
<li>Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+investigation+of+thermoelectric+transport+properties+of+cylindrical+Bi+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires.</a> Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).</li>
<li>Isaacson, R. T., Williams, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alfv%C3%A9n-Wave+propagation+in+solid-state+plasmas.+III.+Quantum+oscillations+of+the+Fermi+surface+of+bismuth%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Alfvén-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth.</a> Phys Rev. 185, 682-688 (1969).</li>
<li>Sandomirskii, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+size+effect+in+a+semimetal+film%5BTitle%5D)+AND+%22Sov.+Phys.+JETP%22%5BJournal%5D)">Quantum size effect in a semimetal film.</a> Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).</li>
<li>Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+confinement+and+surface-state+effects+in+bismuth+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+E%22%5BJournal%5D)">Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires.</a> Physica E. 37, 194-199 (2007).</li>
<li>Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infrared+absorption+in+bismuth+nanowires+resulting+from+quantum+confinement%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement.</a> Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).</li>
<li>Hofmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+surfaces+of+bismuth%3A+Structural+and+electronic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties.</a> Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).</li>
<li>Huber, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Confinement+effects+and+surface-induced+charge+carriers+in+Bi+quantum+wires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires.</a> Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).</li>
<li>Huber, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+state+band+mobility+and+thermopower+in+semiconducting+bismuth+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires.</a> Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).</li>
<li>Dresselhaus, M. S., et al. 23, 129-140 (2003).</li>
<li>Cheng, Y. -T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress-induced+growth+of+bismuth+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Stress-induced growth of bismuth nanowires.</a> Appl Phys Lett. 81, 3248-3250 (2002).</li>
<li>Volobuev, V. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanism+of+Bi+nanowire+growth+from+Bi%2FCo+immiscible+composite+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanosci.+Nanotech%22%5BJournal%5D)">The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films.</a> J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).</li>
<li>Shim, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-film+formation+of+Bi+nanowires+with+extraordinary+electron+mobility%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility.</a> Nano Lett. 9, 18-22 (2009).</li>
<li>Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+Mo+and+W+into+nanostructured+BiVO4+films+for+efficient+photoelectrochemical+water+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).</li>
<li>Liu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Energy+Induced+Formation+of+Single+Crystalline+Bismuth+Nanowires+over+Vanadium+Thin+Film+at+Room+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature.</a> Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

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 <e...

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 depende de determinadas propriedades únicas do produto final para o seu sucesso. Por exemplo, o método popular de vapor-líquido-sólido (VLS) é melhor ajuste para os materiais semicondutores que têm pontos de fusão mais elevados e formam liga eutéctica com correspondente &quot;sementes&quot; catalíticos. 7 Como resultado, a síntese de um nanofioo material de interesse particular não pode ser coberta por técnicas existentes. Como um semimetal com pequena sobreposição indireta band (-38 meV a 0 K) e portadores de carga invulgarmente luz, bismuto é um exemplo. O material se comporta radicalmente diferente em dimensão reduzida quando comparada ao seu volume, como confinamento quântico poderia transformar nanofios de bismuto ou filmes finos em um semicondutor lacuna de banda estreita. 8-12 Nesse meio tempo, a superfície de formas de bismuto um metal quase-bidimensional que é significativamente mais do que a sua massa metálica. 13,14 Mostrou-se que a superfície de bismuto alcança uma mobilidade dos electrões de 2 x 10 4 cm 2 seg -1 -1 V e contribui fortemente para a sua termoeléctrica em forma nanofio. 15 Como tal, existem interesses significativos no estudo de nanofios de bismuto para eletrônica e em determinadas aplicações termelétricas. 12-16 No entanto, devido ao bismuto de muito baixoponto de fusão (544 K) e prontidão para a oxidação, continua a ser um desafio para a síntese de alta qualidade e nanofios de bismuto cristalino únicos usando fase de vapor ou de soluções técnicas de fase tradicionais. Anteriormente, foi relatado por alguns grupos que único cristalinas nanofios de bismuto crescer em baixo rendimento durante a deposição em vácuo de película fina de bismuto, o que é atribuído à libertação de tensão embutido na película. 17-20 Recentemente, descobrimos um novo técnica que é baseada na evaporação térmica de bismuto sob alto vácuo e conduz à formação escalável de nanofios individuais bismuto cristalino de alto rendimento. 21 Comparando a previamente relatada métodos, a principal característica desta técnica é que o substrato de crescimento é recentemente revestidas com uma fina camada de nanoporoso vanádio antes da deposição de bismuto. Durante a evaporação térmica deste último, o vapor de bismuto infiltra-se na estrutura nanoporoso do furgãoadium filme e condensa lá como nanodomínios. Desde vanádio não seja humedecido por bismuto condensado, os domínios infiltradas são posteriormente expulsos a partir da matriz de vanádio para liberar sua energia de superfície. É a expulsão contínua dos nanodomínios bismuto que formam os nanofios de bismuto verticais. Uma vez que os domínios de bismuto são apenas 1-2 nm de diâmetro, que estão sujeitas a supressão do ponto de fusão significativa, o que os torna quase fundida à TA. Como resultado, o crescimento nanofios prossegue com o substrato realizada à temperatura ambiente. Por outro lado, como o da migração dos domínios de bismuto é activado termicamente, o comprimento e a largura dos nanofios pode ser sintonizado através de uma vasta gama por simplesmente controlar a temperatura do substrato de crescimento. Este protocolo de vídeo detalhado destina-se a ajudar os novos profissionais da área evitar vários problemas comuns associados com a deposição de vapor física de filmes finos em um ambiente livre de oxigênio alto vácuo.

<table><tbody><tr><td>Bismuto</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>556130</td><td>Granular, 99.999%</td></tr><tr><td>Vanádio Slug</td><td>Alfa Aesar</td><td>42829</td><td>3.175&nbsp; mm (0,125&nbsp; in) de diâmetro x 6,35&nbsp; mm (0,25&nbsp; pol) de comprimento, 99,8%</td></tr> <tr><td>Vanádio Sputtering Target</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EJTVXXX253A2</td><td>3,00" Dia. x 0,125" de espessura, 99,5%</td></tr> <tr><td>de acetona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>179124</td><td>>99,5%</td></tr> <tr><td>Etanol</td><td>Alfa Aesar</td><td>33361</td><td></td></tr><tr><td>Wafers de Silício</td> Anidro <td>University Wafers</td><td>300 mícrons de espessura, (100) orientação</td>Epóxi Preenchido com Prata <td></td></tr><tr><td></td><td>O circuito trabalha o</td> barco <td>condutor de duas partes</td>do tungstênio da resina de cola Epoxy <td>CW2400</td></tr><tr><td>, alumina revestiu</td><td>R. D. Mathis</td><td>S9B-AO-W</td><td>Para a evaporação térmica do bismuto</td></tr><tr><td>Barco</td> R<td>. D. Mathis</td><td>S4-.015W</td><td>para a evaporação térmica do vanádio</td></tr><tr><td>RIE Plasma</td><td>Nordson março</td><td>CS-1701</td><td></td></tr><tr><td>PVD 75 Plataforma do depósito do vapor</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>PEDP75FTCLT001</td><td>Equipado com três fontes de evaporação térmica e uma fonte de pulverização catódica de magnetron DC</td></tr><tr><td>Controlador de temperatura termoelétrico</td><td>LairdTech</td><td>MTTC-1410</td><td></td></tr><tr><td>PT1000 RGD</td><td>LairdTech</td><td>340912-01</td><td>Sensor de temperatura para módulo termoelétrico MTTC-1410</td></tr><tr><td></td><td>LairdTech</td><td>56910-502</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonicator</td><td>Crest Ultrasonics</td><td>Tru-Sweep 175</td><td></td></tr></tbody></table>

crescimento sem sementes de bismuto nanowire matriz via vácuo evaporação térmica

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

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.

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...

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.

Crescimento sem sementes de bismuto Nanowire matriz via vácuo evaporação térmica

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

O objetivo geral deste procedimento experimental é cultivar nanofios de bismuto monocristalinos de forma escalonável por meio de evaporação térmica em alto vácuo. Este método pode ser utilizado para sintetizar nanofios de bismuto de alta qualidade com altos rendimentos. O material tem gerado grande interesse no campo dos estudos de semicondutividade.A principal vantagem desta técnica é que ela não envolve catalisadores nem sementes, e o procedimento sintético é realizado em alto vácuo, de modo que o nano fio é formado com hiper pureza. Este método fornece uma compreensão de como a porosidade em escala nanométrica induz o crescimento espontâneo de nano fios, mas também deverá ser aplicável a outros sistemas com baixo ponto de fusão, como índio e estanho. Para começar, libere a câmara de deposição até a pressão atmosférica e abra a câmara.A ventilação é realizada pressionando o botão de início da ventilação do PC na interface do software de controle, o qual inicia automaticamente uma sequência que ventila a câmara até a pressão atmosférica. Ao atingir a pressão atmosférica, abra a câmara puxando a porta frontal de acesso.Em seguida, monte um barco de evaporação de tungstênio entre um par de eletrodos de evaporação térmica. Coloque um grama de pastilhas de bismuto no barco de evaporação e monte um alvo de vanádio para pulverização catódica na fonte de pulverização catódica com magnetron. A seguir, conecte os conectores mini banana do controlador de temperatura de circuito fechado à passagem elétrica do sistema de deposição.Para limpar os substratos de crescimento com plasma de oxigênio, coloque os substratos de crescimento em um limpador de plasma e bombeie a câmara pressionando o botão vac on até alcançar a pressão base de 10 militorr. Abra a válvula de gás oxigênio e introduza o gás oxigênio na câmara pressionando o botão gas on no painel frontal. Ajuste a taxa de fluxo pressionando os botões INCR e DECR para controle da vazão de gás, mantendo uma pressão na câmara de aproximadamente 100 militorr.Em seguida, ajuste a potência do plasma para 20 watts pressionando os botões INCR e DECR para controle de potência e acenda o plasma pressionando o botão RF on. Aguarde cinco minutos antes de desligar o plasma pressionando o botão RF on. Em seguida, ventile a câmara pressionando o botão bleed antes de retirar os substratos para carregar o substrato.Primeiro, fixe o conjunto de controle de temperatura do substrato no suporte do substrato. Utilize clipes de mola para fixar os substratos de crescimento sobre o conjunto do aquecedor resfriador de Peltier. Em seguida, instale o suporte do substrato totalmente montado na câmara de deposição em vapor.Com os substratos voltados para as fontes de deposição, conecte os terminais elétricos ao conjunto do aquecedor-resfriador de Peltier. Feche o obturador do substrato para evitar deposição não intencional sobre o substrato. Em seguida, inicie a bombagem da câmara de deposição.A bombagem é realizada pressionando o botão de início da bombagem PC na interface do software de controle, que automaticamente inicia uma sequência que bombeia a câmara até sua pressão base para depositar vanádio com uma fonte de pulverização catódica (magnetron sputtering). Inicie o fluxo de argônio na fonte de pulverização. Ajuste a taxa de fluxo entre 40 e 50 centímetros cúbicos padrão por minuto. Ajuste a taxa de rotação das bombas turbomoleculares para obter uma pressão na câmara entre 2,5 e três militorr enquanto a câmara alcança gradualmente sua pressão em estado estacionário.Defina os fatores de calibração de espessura para o microbalanço de cristal de quartzo ou QCM para vanádio. A densidade é de 5,96 gramas por centímetro cúbico e o fator Z é 0,530. Ligue a fonte de pulverização catódica e ajuste a potência entre 200 e 250 watts sem abrir o obturador do substrato.Mantenha a fonte em funcionamento por dois minutos. Abra o obturador do substrato para iniciar a deposição de vanádio. Enquanto isso, reinicie a espessura acumulada do QCM para zero.Continue a deposição até que uma espessura aparente de 20 nanômetros seja acumulada por leitura do QCM. Em seguida, feche o obturador do substrato e reduza gradualmente a potência do sputtering a zero. Depois, desligue a fonte e interrompa o fluxo de argônio.Finalmente, retorne a bomba turbomolecular à sua potência total. É muito importante que a temperatura do substrato seja mantida de forma estável e precisa, pois as linhas do nano vírus são fortemente ajustadas pela temperatura. Para a deposição de bismuto em temperaturas acima ou abaixo da temperatura ambiente, defina o valor desejado no controlador de temperatura. Aguarde até que a temperatura desejada seja atingida.Defina os fatores de calibração de espessura para o QCM para o bismuto. A densidade é de 9,78 gramas por centímetro cúbico e o fator Z é 0,790. Ligue a fonte de alimentação de evaporação térmica para a fonte de bismuto.Em seguida, aumente lentamente a potência de aquecimento do barquinho de tungstênio até que a taxa de deposição de dois angstroms por segundo seja alcançada. De acordo com a leitura do QCM, reinicie a espessura acumulada do QCM para zero. Enquanto isso, abra o obturador do substrato para iniciar a deposição de bismuto.Continue a deposição até que uma espessura aparente de 50 nanômetros seja acumulada. Em seguida, feche o obturador do substrato. Diminua gradualmente a potência da evaporação térmica até zero.Desligue a fonte. Desligue a fonte de alimentação do aquecedor resfriador termoelétrico. Libere a câmara de deposição até a pressão atmosférica e abra a câmara.Por fim, recupere o suporte do substrato e colete os substratos revestidos com nanofios de bismuto. As imagens de microscopia eletrônica de varredura de seção transversal, ou SEM, do subcamada de vanádio formada pelos métodos de magnetron, sputtering e evaporação térmica são apresentadas aqui. Aqui são apresentadas imagens de SEM de nanofios de bismuto formados em diferentes temperaturas do substrato.A estrutura cristalina dos nanofios de bismuto é determinada por meio de microscopia eletrônica de transmissão, difração eletrônica em área seletiva e estudos de difração de raios X. A análise elementar por espectroscopia de raios X dispersiva em energia indica que os nanofios de bismuto não são ligados à camada intermédia de vanádio. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como cultivar sutilmente.Os nanoarruelas cristalinas são produzidas por evaporação térmica em alto vácuo. Ao realizar este procedimento, é importante controlar com precisão a temperatura do substrato, pois ela pode afetar significativamente a dimensão das nanoarruelas. Uma pressão base baixa também é essencial para evitar a oxidação dos materiais depositados após o seu desenvolvimento. Esta técnica abriu caminho para que os pesquisadores na área da síntese de nanoestruturas utilizassem a energia superficial como força motriz para a obtenção de nanoestruturas de alta qualidade e hiperfinas.

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Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

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Oxidação seca e vácuo Annealing Tratamentos para Ajustando as propriedades de umectação Matrizes Nanotubos de Carbono

Descrevemos a fabricação do dispositivo e protocolo de medição para nanotubos baseados em biossensores de alta freqüência de carbono. A técnica de detecção de alta frequência atenua a iônica (Debye) efeito fundamental de triagem e permite nanotubo de biosensor para ser operado em soluções de força iônica alta onde biossensores eletrônicos convencionais falham. Nossa tecnologia oferece uma plataforma única para o ponto de atendimento (POC) biossensores eletrônicos que operam em condições...

Fabricação de Nanotubos de Carbono de Alta Frequência Nanoelectronic Biosensor de Sensoriamento em High Solutions força iônica

Nós relatamos um método simples para a fabricação de uma variedade de densidade vertical encomendados nanofios orgânicos pequeno molecular ultra. Este método permite a síntese de geometrias complexas heterostructured nanofios híbridas, que podem ser cultivadas em substratos de baixo custo arbitrárias. Estas estruturas têm potenciais aplicações em eletrônica orgânica, optoeletrônica, sensores químicos, energia fotovoltaica e spintrônica.

Ultra Density Array of alinhados verticalmente Nanofios orgânicos pequeno-moleculares sobre substratos Arbitrárias

A técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal do seu substrato para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de dispositivos de GaN nanofios individuais.

Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

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.

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Templates atomicamente definidos para crescimento epitaxial do Complexo Óxido Filmes Finos

O sulfeto de estanho (SnS) é um material candidato a células solares não tóxicas e abundantes na Terra. Aqui, demonstramos o procedimento de fabricação das células solares SnS empregando deposição de camada atômica, que produz 4,36% de eficiência de conversão de energia certificada, e evaporação térmica que rende 3,88%.

Fazendo Record-eficiência SnS Células solares por evaporação térmica e Deposição Camada Atómica

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Fabricação de Baixa Temperatura de Nanotubos de Carbono Vertical Interconexões Compatível com Semiconductor Tecnologia

Nós relatamos um método baseado em solução para sintetizar o substrato ligado Au nanofios. Ajustando os ligantes moleculares usados durante a síntese, os nanofios de Au podem ser cultivados de vários substratos com diferentes propriedades de superfície. Au baseada em nanofios nanoestruturas também podem ser sintetizadas, ajustando os parâmetros de reação.

Síntese de nanofios de Au substrato ligados através de um mecanismo de crescimento ativo de superfície

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Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

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Uso de arranjos de nanofibras de carbono verticalmente alinhados em substratos rígidos ou flexíveis para entrega de biomoléculas e corantes às plantas

Aprenda a crescer nanofios de bismuto sem catalisadores por evaporação térmica em vácuo. Este método escalável produz nanofios de alta pureza para pesquisa em semicondutores e nanotecnologia.

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