Name: Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
Description: Aprenda a usar a dieletroforese assistida por fluxo para fabricar dispositivos de nanofios de silício de alto desempenho. Este método viabiliza a auto-montagem eficiente de transistores de efeito de campo escaláveis.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Os autores gostaria de agradecer ESPRC e BAE sistemas de apoio financeiro e Prof Brian A. Korgel e seu grupo para o fornecimento de SFLS crescido nanofios de silício utilizados neste trabalho.

Cuidado: Todos os procedimentos a menos que caso contrário declarado ocorrem em uma sala limpa avaliações de meio ambiente e risco ter sido feito para garantir a segurança durante os nanofios e produtos químicos de tratamento. Nanomateriais podem ter um número de implicações para a saúde que são como de ainda desconhecidas e assim devem ser tratadas com apropriado conta21.
Nota: O processo começa com a preparação de substratos, seguido pelos primeiros passos de deposição de fotolitos e metal para definir os contatos do DEP. Os nanofios são depois montados através de DEP... e um passo adicional opcional deposição fotolitográfica e metal pode ser executado para depositar top contatos em nanofios. As características de corrente-tensão de dispositivos de transistor de nanofios são então medidas usando um kit de caracterização de semicondutores.
1. preparação de substratos
<ol><li>Corte um wafer de dióxido dopados tipo n/silicone em tamanhos adequados, por exemplo, 2,5 cm2.</li>
	<li>Durante o corte, verifique a superfície superior da hóstia não é tocada ou riscada.</li>
	<li>Execute um scriber do diamante em toda a superfície em um movimento contínuo para fazer um corte.</li>
	<li>Dividi a bolacha ao longo do corte.</li>
	<li>Colocar as amostras em um suporte de substrato e proceda à sonicação por 5 min em um banho ultra-sônico na potência 100% (450 W), primeiro em água desionizada, em seguida, acetona e, finalmente, isopropanol (IPA). Nota: Consulte a Tabela de materiais para números CAS e fornecedores.</li>
	<li>Seque os substratos com uma arma de nitrogênio para remover qualquer restantes IPA ou pó da superfície.</li>
	<li>Cinzas de plasma as amostras no plasma de oxigênio a 100 W por 5 min para remover quaisquer resíduos orgânicos.</li>
</ol>2. photolithography processo de BICAMADA para contatos
Nota: Um processo de fotolitografia BICAMADA é usado para criar os eléctrodos. O processo de fotolitografia é realizado em uma sala amarela para impedir a deterioração de materiais fotorresiste.
<ol><li>Aquece a amostra a 150 ° C por 15 min, usando uma placa de aquecimento, para remover a água restante da superfície. Nota: Isto é para assegurar a aderência do fotorresiste; no entanto, iniciadores químicos tais como HMDS também podem ser utilizados.</li>
	<li>Retirar a amostra do prato quente e coloque-o em um aplicador de rotação.</li>
	<li>Utilizando uma pipeta, deixe aproximadamente 1 mL de fotorresiste A na superfície até que a amostra inteira é coberta uniformemente. Nota: Consulte a Tabela de materiais para o fotorresiste exato usado.</li>
	<li>Girar a amostra a 4.000 rpm para 45 s, para produzir uma espessura de película de aproximadamente 250 nm. Se eletrodos que são mais espessas do que 150 nm são depositados, altere esta receita.</li>
	<li>Retirar a amostra do rotação-revestidor e coloque-o sobre uma placa de aquecimento a 150 ° C por 5 min.</li>
	<li>Remova a placa de aquecimento a amostra e deixar a amostra para descansar por 5 min em uma caixa de umidade de 50%. Isso é para garantir a hidratação do fotorresiste22. Nota: Se a umidade do laboratório é superior a 50%, a amostra pode ser deixada para descansar no ar.</li>
	<li>Colocar a amostra sobre o spin-revestidor e pipetar cerca de 1 mL de fotorresiste B na superfície do substrato.</li>
	<li>Girar a amostra a 3.500 rpm para 45 s, dando uma espessura de película de aproximadamente 500 nm.</li>
	<li>Coloca a amostra em uma placa de aquecimento a 120 ° C por 2 min.</li>
	<li>Retire a amostra do chapa e deixe descansar em uma caixa de umidade de 50% por 5 min.</li>
	<li>Expor a amostra usando uma máscara-alinhador e Fotomáscara à luz UV para 6,7 s para um total de 180 mJ de exposição. Nota: A dose exata de exposição talvez precise ser ajustado dependendo de um determinado modelo de alinhador de máscara.</li>
	<li>Retirar a amostra da máscara-alinhador e desenvolver por imersão em fotorresiste desenvolvedor por 30 s. Nota: Consulte a Tabela de materiais para o desenvolvedor exato.</li>
	<li>Retirar a amostra do colaborador, imergir a amostra em água desionizada e enxaguá-lo para parar o processo de desenvolvimento.</li>
	<li>Verifique a fotolitografia usando um microscópio óptico. Um polarizador pode ser usado para verificar a minar BICAMADA que deve aparecer como linhas fracas em torno do canal. O tempo pode ser ajustado se demais ou dois pouco inferiores é alcançado.</li>
</ol>3. deposição de contatos de Metal
Nota: Deposição de feixe (E-feixe) de elétrons é usada para depósito de eletrodos para o fotorresiste preparado. Esse processo também pode usar evaporadores térmicos ou outros tipos de técnicas de deposição de metal fina película.
<ol><li>Colocar as amostras na câmara de E-feixe; bombeá-lo para baixo, até que seja atingido um alto vácuo. Neste caso, um vácuo de cerca de 1 x 10-6 mTorr é alcançado.</li>
	<li>Depósito, 2-6 nm de titânio que age como uma camada de adesão seguido de 30 nm de ouro para os contatos do DEP.</li>
	<li>Remova as amostras da câmara E-feixe.</li>
	<li>Execute o procedimento de decolagem, removendo a maioria dos fotorresiste e metal em excesso. Isso é feito colocando-se as amostras em um béquer de removedor de fotorresiste por 15 min.</li>
	<li>Retire o copo de fotorresiste removedor A amostras e colocar em outro béquer limpo de fotorresiste removedor para um mais 15 min. Isto é para evitar que eventuais partículas de metal grandes fixando-se na amostra.</li>
	<li>Decolagem completa por sonicating o copo durante 5 min à 50% de potência.</li>
	<li>Retire as amostras do banho um por um, garantindo para enxaguar qualquer material com IPA para impedir que partículas de metal indesejáveis estabelecendo-se entre eletrodos. Nota: Os eléctrodos estão agora preparados para o alinhamento de DEP de nanofios.</li>
</ol>4. DEP de nanofios
<ol><li>Prepare uma solução de silicone ou outros nanofios em anisole de concentração de aproximadamente 1 µ g/mL. Neste experimento, a solução é brevemente lisada por 15 s na potência mais baixa definição possível remover qualquer floculação. Outros solventes podem ser usados como tolueno e N, N-dimetilformamida (DMF)1.</li>
	<li>Verifique se a solução gota lançando um 10 µ l da formulação nanofio sobre um substrato de sacrifício.</li>
	<li>Inspecione o substrato com nanofios depositados, usando um microscópio óptico polarizado (POM). Os nanofios de silício são birrefringentes e, portanto, podem ser facilmente vistos no POM. Não se há nenhum touceiras de nanofios visível, e a maioria dos nanofios é bem dispersos sobre o substrato, então pode começar a fase seguinte, caso contrário, a solução é re-lisada e a concentração de nanofios talvez precise ser ajustado. Pode levar várias tentativas para alcançar a dispersão de nanofios correto.</li>
	<li>Coloque a plataforma de amostra preparada com eletrodos em 30° (vs Horizonte) inclinada com o canal de dispositivo alinhado horizontalmente. A direção do fluxo de dispersão deve ser perpendicular às bordas de eletrodos para permitir mais eficiente nanofio de alinhamento.</li>
	<li>Entrar em contato com os eletrodos usando microsondas conectados a um gerador de frequência1.</li>
	<li>Conjunto que a frequência desejada e a tensão são o gerador de frequência. Neste experimento, use uma tensão de sinal DEP de 10 V pico-a-pico e um sinewave de 1 MHz. Nota: Aumentando a frequência até 20 MHz pode ajudar a recolher os nanofios com alta condutividade e armadilha de baixa densidade1,2. Consulte a referência1 para uma discussão detalhada. Escala de frequência do sinal do DEP indicada aqui foi obtida por SFLS Si nanowires impedância espectroscopia e coleção tempo da análise, conforme descrito na referência1. Outros tipos de nanofios com mobilidade de portador de carga superior ou inferior, dopado com nanofios, ou obtidos por outros métodos de crescimento de nanofios podem ter diferente faixa de frequência do sinal DEP resultando na coleção de nanofios de alta qualidade.</li>
	<li>Ligar o gerador de frequência e soltar aproximadamente 10 µ l da solução de nanofios utilizando uma micropipeta para a área de dispositivo. Nota: Colocar a amostra em um ângulo (30°) ajuda a criar um fluxo lento gravidade assistida do líquido. Como alternativa, uma ação capilar usando uma lâmina de vidro pode ser utilizada6.</li>
	<li>Aplicar o DEP sinal durante 30 segundos e depois desliga-se automaticamente o gerador de frequência.</li>
	<li>Retirar a amostra e lavar suavemente com IPA.</li>
	<li>Seco-fora a amostra muito delicadamente, usando uma arma de nitrogênio. Um microscópio ótico polarizado pode ser usado para inspecionar a amostra e ajustar os parâmetros Nota: A densidade de dispersão de nanofios, frequência e a tensão do sinal DEP podem ser ajustadas para atingir uma densidade desejada pode ser reproduzida de nanofios, de alguns nanofios para algumas centenas por dispositivo1,2.</li>
</ol>5. deposição de uma camada de Metal secundária
<ol><li>Para conseguir melhor injeção atual em NW FETs, aplica um segundo contato metálico no topo os nanofios. Nota: Este processo de deposição de contato segue as mesmas etapas exatas como seções 2 e 3, em ambos os fotolitos e deposição de metal, exceto que apenas uma camada de ouro é depositada.</li>
</ol>6. V caracterização dos dispositivos de nanofios
Nota: As amostras estão completas e podem ser usadas em experimentos subsequentes ou suas características-V podem ser medidas para estabelecer as propriedades elétricas de FET de nanofios. Os dispositivos fabricados são FETs volta-condomínio fechado, onde bolacha de silício dopado serve como o portão comum, e SiO2 camada serve como o dielétrico de portão.
<ol><li>Para estabelecer contato elétrico com o portão, remova uma pequena área do óxido de silício na borda da amostra usando um scriber do diamante.</li>
	<li>Use uma arma de nitrogênio para remover quaisquer partículas indesejáveis dióxido de silício.</li>
	<li>Coloque três microsondas (fonte, dreno e portão) sobre os contactos do eletrodo de ouro fonte-dreno, com a sonda de portão na área com removido SiO2.</li>
	<li>Use um sistema de caracterização de semicondutores para fazer as medições-V.</li>
	<li>Medir a transferência e saída scans de FETs NW como estas dão informações sobre o desempenho do dispositivo e as propriedades elétricas da nanofios1,17,23. Observe que transferência medições envolvem revisão fonte-dreno e arrebatadora portão de tensão. As características de saída são medidas por varrer a tensão de fonte-dreno e pisando a tensão do portão.</li>
</ol>

<ol><li>Constantinou, M., Rigas, G. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Tunable+Selection+and+Self-Assembly+of+Si+Nanowires+from+Heterogeneous+Feedstock%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock.</a> ACS Nano. , (2016).</li>
<li>Constantinou, M., Hoettges, K. F., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4978930?journalCode=apl">Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system.</a> App. Phy. Lett. 110 (13), 1-6 (2017).</li>
<li>Huang, H., Lee, Y. C., Tan, O. K., Zhou, W., Peng, N., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+sensitivity+SnO2+single-nanorod+sensors+for+the+detection+of+H2+gas+at+low+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">High sensitivity SnO2 single-nanorod sensors for the detection of H2 gas at low temperature.</a> Nanotech. 20 (11), 115501(2009).</li>
<li>Rutherglen, C., Jain, D., Burke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotube+electronics+for+radiofrequency+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+nanotech%22%5BJournal%5D)">Nanotube electronics for radiofrequency applications.</a> Nat. nanotech. 4 (12), 811-819 (2009).</li>
<li>Kang, M. G., Hwang, D. H., Kim, B. S., Whang, D., Hwang, S. W. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2011AIPC.1399..319K">RF characterization of germanium nanowire field effect transistors.</a> AIP Conf. Proc. 1399 (2011), 319-320 (2011).</li>
<li>Collet, M., Salomon, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+assembly+of+single+nanowires+through+capillary-assisted+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mat%22%5BJournal%5D)">Large-scale assembly of single nanowires through capillary-assisted dielectrophoresis.</a> Adv. Mat. 27 (7), 1268-1273 (2015).</li>
<li>Pethig, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoresis%3A+Status+of+the+theory%2C+technology%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoresis: Status of the theory, technology, and applications.</a> Biomicrofluidics. 4 (2), (2010).</li>
<li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+TB+%22Electromechanics+of+particles%22">Electromechanics of particles</a>. (2), Cambridge University Press. (1995).</li>
<li>El-Ali, J., Sorger, P. K., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nature/journal/v442/n7101/full/nature05063.html">Cells on chips.</a> Nat. 442 (7101), 403-411 (2006).</li>
<li>Doh, I., Cho, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424705000464">A continuous cell separation chip using hydrodynamic dielectrophoresis (DEP) process.</a> Sensrs. and Actrs, A: Phys. 121 (1), 59-65 (2005).</li>
<li>Freer, E. M., Grachev, O., Duan, X., Martin, S., Stumbo, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-yield+self-limiting+single-nanowire+assembly+with+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+nanotech%22%5BJournal%5D)">High-yield self-limiting single-nanowire assembly with dielectrophoresis.</a> Nat. nanotech. 5 (7), 525-530 (2010).</li>
<li>Monica, A. H., Papadakis, S. J., Osiander, R., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wafer-level+assembly+of+carbon+nanotube+networks+using+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">Wafer-level assembly of carbon nanotube networks using dielectrophoresis.</a> Nanotech. 19, 85303(2008).</li>
<li>Raychaudhuri, S., Dayeh, S. A., Wang, D., Yu, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precise+semiconductor+nanowire+placement+through+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Precise semiconductor nanowire placement through dielectrophoresis.</a> Nano Lett. 9 (6), 2260-2266 (2009).</li>
<li>Schmidt, V., Riel, H., Senz, S., Karg, S., Riess, W., Gösele, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realization+of+a+silicon+nanowire+vertical+surround-gate+field-effect+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Realization of a silicon nanowire vertical surround-gate field-effect transistor.</a> Small. 2 (1), 85-88 (2006).</li>
<li>Hanrath, T., Korgel, B. A. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200390101/abstract">Supercritical fluid-liquid-solid (SFLS) synthesis of Si and Ge nanowires seeded by colloidal metal nanocrystals.</a> Adv. Mat. 15 (5), 437-440 (2003).</li>
<li>Heitsch, A. T., Akhavan, V. A., Korgel, B. A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm2007704">Rapid SFLS synthesis of Si nanowires using trisilane with in situ alkyl-amine passivation.</a> Chem. of Mat. 23 (11), 2697-2699 (2011).</li>
<li>Constantinou, M., Stolojan, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface+Passivation+and+Trap+Reduction+via+a+Solution-Based+Method+for+Near-Zero+Hysteresis+Nanowire+Field-Effect+Transistors%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+App.+Mat.+and+Intf%22%5BJournal%5D)">Interface Passivation and Trap Reduction via a Solution-Based Method for Near-Zero Hysteresis Nanowire Field-Effect Transistors.</a> ACS App. Mat. and Intf. 7 (40), 22115-22120 (2015).</li>
<li>Kim, T. H., Lee, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoretic+alignment+of+gallium+nitride+nanowires+%28GaN+NWs%29+for+use+in+device+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoretic alignment of gallium nitride nanowires (GaN NWs) for use in device applications.</a> Nanotech. 17 (14), 3394-3399 (2006).</li>
<li>Boote, J., Evans, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/16/9/015/meta">Dielectrophoretic manipulation and electrical characterization of gold nanowires.</a> Nanotech. 16 (9), 1500-1505 (2005).</li>
<li>Gierhart, B. C., Howitt, D. G., Chen, S. J., Smith, R. L., Collins, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+Dependence+of+Gold+Nanoparticle+Superassembly+by+Dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Frequency Dependence of Gold Nanoparticle Superassembly by Dielectrophoresis.</a> Langmuir. 23 (19), 12450-12456 (2007).</li>
<li>Klaine, S. J., Alvarez, P. J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+in+the+environment%3A+behavior%2C+fate%2C+bioavailability%2C+and+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+tox.+and+chem.+%2F+SETAC%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects.</a> Environ. tox. and chem. / SETAC. 27 (9), 1825-1851 (2008).</li>
<li>MicroChemicals Rehydration of Photoresists. , 
 <a target="_blank" href="http://www.microchemicals.com/technical_information/photoresist_rehydration.pdf">http://www.microchemicals.com/technical_information/photoresist_rehydration.pdf</a> (2013).</li>
<li>van Tilburg, J. W. W., Algra, R. E., Immink, W. G. G., Verheijen, M., Bakkers, E. P. A. M., Kouwenhoven, L. P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0268-1242/25/2/024011/meta">Surface passivated InAs/InP core/shell nanowires.</a> Semicond. Sci. and Tech. 25 (2), 24011(2010).</li>
<li>Krupke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separation+of+Metallic+from+Semiconducting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Sci%22%5BJournal%5D)">Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Sci. 301 (5631), 344-347 (2003).</li>
</ol>

Os autores confirmam que não há nenhum conflito de interesses.

A fabricação bem sucedida e o desempenho dos dispositivos dependem de vários fatores-chave. Estes incluem o nanofio densidade e distribuição na formulação, a escolha do solvente, a frequência de DEP e o controle do número de nanofios presentes no dispositivo eletrodos1.
Um dos passos essenciais na consecução de dispositivos de trabalho repetitivo é a preparação de uma formulação de nanofios sem clusters ou grupos. A formulação pode ser sonicated antes da DEP para reduzi...

Assembly controlável e reprodutível de nanopartículas em locais predefinidos substrato é um dos principais desafios em dispositivos de eletrônicos e fotônicos solução-processado, utilizando nanopartículas de semicondutores ou de condução. Para dispositivos de alto desempenho, também é altamente benéfico para ser capaz de selecionar as nanopartículas com tamanhos preferenciais e particulares propriedades eletrônicas, incluindo, por exemplo, alta condutividade e baixa densidade de Estados de superfície armadilha. Apesar dos progressos significativos no crescimento de nanomateriais, incluindo materiais de nanofios e nanotubos, algumas variações de nanopartículas propriedades estão sempre presentes, e uma etapa de seleção pode melhorar significativamente o desempenho de dispositivos baseados em nanopartículas1 ,2.
O objetivo do método assistido por fluxo DEP demonstrado neste trabalho é enfrentar os desafios acima, mostrando o conjunto de nanofios semicondutores controláveis sobre contatos metálicos para transistores de efeito de campo de nanofios de alto desempenho. DEP resolve vários problemas de fabricação de nanofios dispositivo em uma única etapa, incluindo o posicionamento de nanofios, alinhamento/orientação de nanofios e seleção de nanofios com propriedades desejadas através do DEP sinal frequência seleção1. DEP foi usado por inúmeros outros dispositivos de gás sensores3, transistores1, e RF alterna4,5, para o posicionamento de bactérias para análise7.
DEP é a manipulação de partículas polarizadas através da aplicação de um campo elétrico de não-uniforme resultando em nanofios auto-montagem através de eletrodos de8. O método foi desenvolvido originalmente para a manipulação de bactérias9,10 , mas desde então foi ampliado para a manipulação de nanofios e nanomateriais.
Processamento de solução DEP de nanopartículas permite a fabricação de dispositivos semicondutores que difere significativamente de técnicas tradicionais de cima para baixo com base em múltiplos photomasking, implantação de íons, alta temperatura14, recozimento e decapagem passos. Desde que o DEP manipula nanopartículas que já foram sintetizadas, é uma técnica de fabricação de baixa temperatura, ascendente11. Essa abordagem permite que os dispositivos de nanofios em larga escala ser montado em praticamente qualquer substrato incluindo substratos plásticos sensíveis à temperatura, flexível6,12,13.
Neste trabalho, transistores de efeito de campo de nanofios alto desempenho p-tipo de silício são fabricados usando DEP assistida por fluxo, e a caracterização de corrente-tensão FET é conduzida. Os nanofios de silício utilizados neste trabalho são cultivados através do método de Super fluido líquido sólido (SFLS)15,16. Os nanofios são intencionalmente dopados e são aproximadamente 10-50 µm de comprimento e 30-40 nm de diâmetro. O método de crescimento de SFLS é muito atraente, já que ele pode oferecer a indústria escaláveis quantidades de nanofios materiais15. A metodologia de montagem de nanofios proposto é directamente aplicável a outros materiais de nanofios semicondutores como InAs13, SnO23e GaN18. A técnica também pode ser expandida para alinhar nanofios condutores19 e posicione nanopartículas através de de lacunas do eletrodo20.

<table><tbody><tr><td>Wafer de silício/dióxido de silício, crescimento do método CZ, diâmetro de 100mm,&nbsp; crescimento térmico de óxido de 300 nm,&nbsp; fósforo n-dopado</td><td>Si-Mat (materiais de silício)</td><td>-</td><td>http://si-mat.com/</td></tr> <tr><td>Acetona (200ml)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>W332615-Isopropanol (200ml)</td>Água <td>W292907-Deionizada</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td></tr> <tr><td>(150ml)</td><td>Fornecimento no local</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Fotorresistente (A) SF6 PMGI sob fotorresistência (aprox. 1 ml por amostra)</td><td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist (B) S1805 photoresit) (aprox 1 ml por amostra)</td><td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf</td></tr><tr><td>Desenvolvedor de fotorresistência Microposit&nbsp; MF319&nbsp; (100ml)</td><td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf</td></tr><tr><td>Removedor de fotorresistência Removedor de micropositos 1165 (300ml (2 banhos 150 cada)))</td><td>Microchem&nbsp;</td><td>-</td><td>http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf</td></tr></tbody></table>

dieletroforese assistida por fluxo: um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Fluxo-assistida Dieletroforese (DEP) é um eficiente método Self-assembly para o controlável e reprodutíveis posicionamento, alinhamento e seleção de nanofios. DEP é usado para análise de nanofios, caracterização e baseados em solução fabricação de dispositivos semicondutores. O método trabalha aplicando um campo elétrico alternado entre eletrodos metálicos. A formulação de nanofio é então solto sobre os eletrodos que estão sobre um plano inclinado para criar um fluxo da formulação usando a gravidade. Os nanofios então alinham ao longo do gradiente do campo elétrico e na direção do fluxo de líquido. A frequência do campo pode ser ajustada para selecionar os nanofios com condutividade superior e menor densidade de armadilha.
Neste trabalho, assistida por fluxo DEP é usado para criar o nanofio transistores de efeito de campo. Fluxo-assistida DEP tem várias vantagens: permite a seleção de nanofios Propriedades elétricas; controle de nanofios de comprimento; colocação de nanofios em áreas específicas; controle de orientação de nanofios; e o controle de densidade de nanofios no dispositivo.
A técnica pode ser expandida para muitas outras aplicações, tais como sensores de gás e interruptores de microondas. A técnica é eficiente, rápido, reprodutível, e ele usa uma quantidade mínima de solução diluída, tornando-a ideal para o teste de novos nanomateriais. Montagem de escala da bolacha de nanofios dispositivos também pode ser alcançada usando esta técnica, permitindo que um grande número de amostras para testes e aplicações electrónicas de grande-área.

Resultados de fotolitografia BICAMADA em limpo agudamente definidas eletrodos. No exemplo (figura 1A), inter digitated dedo estrutura foi usada com um comprimento de canal de 10 µm. Estas estruturas permitem que uma grande área montar o número máximo de nanofios, quando a força DEP é aplicada. A figura 1B mostra um diagrama esquemático de um dispositivo de nanofios FET de fundo-portão.
<p class="jove_content" fo:keep-together...

Neste trabalho, fluxo Dieletroforese assistida é demonstrado para a auto-montagem de dispositivos de nanofios. A fabricação de um transistor de efeito de campo de nanofios de silício é mostrada como um exemplo.

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a montagem e seleção de nanofios semicondutores de alta qualidade, incluindo a fabricação de eletrodos metálicos e o uso desses eletrodos em dieletroforese assistida por fluxo para criar transistores de efeito de campo de nanofios processáveis em solução. Este método pode nos ajudar a resolver um dos principais desafios no campo da eletrônica processável em solução, como a colocação de nanomateriais semicondutores, o controle da pilação feita e o treinamento de campo de nanofios de qualidade superior. A principal função desta técnica é que é um método reprodutível rápido que pode ser dimensionado a partir da fabricação controlável de dispositivos baseados em nano materiais. Embora este método possa fornecer informações sobre o alinhamento e seleção de nanofios, ele também pode ser aplicado no alinhamento de nanotubos, nano flocos e nanomateriais semelhantes a lâminas. A maioria das etapas deste protocolo ocorre em um ambiente de sala limpa. Comece com wafer de silício / dióxido de silício tipo N de quatro polegadas fortemente dopado. Use um escriba de diamante para cortar o wafer para produzir amostras de tamanho adequado. Tome cuida

flow-assisted-dielectrophoresis-low-cost-method-for-fabrication-high

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Dieletroforese (DEP) é um método eficaz para manipular células. Placas de circuito impresso (PCB) pode fornecer eletrodos de baixo custo, reutilizáveis ​​e eficaz para o contato livre de manipulação de células dentro de dispositivos microfluídicos. Ao combinar PDMS baseado canais microfluídicos com lamelas em PCBs, demonstramos a manipulação de contas e celular e separação dentro multicanal dispositivos microfluídicos.

Beads separação e Células em dispositivos multi-canal microfluídicos Usando dieletroforese e Fluxo Laminar

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

Dieletroforese Contactless (CDEP) alcança a classificação e enriquecimento de partículas através de suas propriedades dielétricas intrínsecas. Canais de eletrodos fluídicos substituir os eletrodos metálicos tradicionais para DEP, adequando CDEP para não danificar caracterização estéril e classificação de partículas biológicas. Demonstramos como preparar um microdispositivo CDEP e realizar a caracterização das células e experimentos de classificação.

Isolamento livre-Label e enriquecimento de células através de contato dieletroforese

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

Os nanofios de prata podem transportar simultaneamente elétrons e informações ópticas na forma de plasmons de superfície. Um procedimento é descrito aqui para realizar esse circuito compartilhado e as limitações na propagação de ambas as portadoras de informações são avaliadas.

Avaliando plasmônicos Transporte em Prata atual de transporte de nanofios

Este protocolo demonstra como atingir a sensibilidade de detecção femto molar de proteínas em 10 μL de sangue total em 30 min. Isso pode ser alcançado usando esteiras nanofibrosas eletrofiadas integradas em um lab-on-a-disc, que oferece alta área de superfície, bem como mistura e lavagem eficazes para melhorar a relação sinal-ruído.

Totalmente dispositivo automático centrífugo microfluídicos para a detecção de proteínas Ultrasensitive de Sangue Total

Propomos uma técnica simples de automontagem de nanopartículas coloidais de sílica para criar uma junção nanofluídica entre dois microcanais em polidimetilsiloxano (PDMS). Usando esta técnica, uma membrana de grânulo nanoporosa com um tamanho de poro de até ~ 45 nm foi construída dentro de um microcanal e aplicada à pré-concentração eletrocinética de amostras de DNA.

Criação de Sub-50 nm nanofluidic Junções em PDMS Microfluidic Chip via processo de automontagem de coloidal Particles

Este protocolo descreve uma estratégia de fabricação baseada em solução para eletrodos transparentes flexíveis de alto desempenho com malha metálica totalmente embutida e espessa. Os eletrodos transparentes flexíveis fabricados por este processo demonstram entre os mais altos desempenhos relatados, incluindo resistência à chapa ultra-baixa, alta transmitância óptica, estabilidade mecânica sob flexão, forte aderência ao substrato, suavidade da superfície e estabilidade ambiental.

Estratégia de fabricação processada e escalável para eletrodos flexíveis e transparentes de alto desempenho com malha metálica embutida

O artigo tem como objetivo apresentar um procedimento de fabricação padrão e confiável para o desenvolvimento da futura baixa nanoelectrónica dimensional.

Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

Neste trabalho, descrevemos um protocolo para fabricar nanofios de ferro, incluindo a formação da membrana de alumina porosa que é utilizada como modelo, eletrodeposição em moldes utilizando solução de eletrólitos e liberação dos nanofios para a solução.

Fabricação de nanowire do ferro pelo alumínio anodizado nano-poroso e por sua caracterização

Este protocolo descreve um processo simples que utiliza micromoldes plásticos convenientes para operações simples de microgravação para fabricar microcanais em papel celulose nanofibrilada, atingindo uma largura mínima de 200 μm.

Microgravação: Um Processo Conveniente para Fabricação de Microcanais em Microfluídica à Base de Papel de Nanocelulose

Aprenda a usar a dieletroforese assistida por fluxo para fabricar dispositivos de nanofios de silício de alto desempenho. Este método viabiliza a auto-montagem eficiente de transistores de efeito de campo escaláveis.

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho (Vídeo) | JoVE Journal

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

Explorar mais vídeos