Summary
טכניקה פותחה שמסירה סרטי מגע מתכת ניקל / Au מהמצע שלהם, כדי לאפשר בדיקה ואפיון של הקשר / מצע וממשקי המגע / NW של מכשירי nanowire גן אחד.
Abstract
מכשירי nanowire גן יחיד (NW) מפוברקים על SiO 2 יכולים תערוכת השפלה חזקה לאחר חישול עקב ההתרחשות של היווצרות חלל במגע / SiO 2 ממשק. היווצרות חלל זה יכול לגרום לפיצוח וdelamination של סרט המתכת, אשר יכול להגביר את ההתנגדות או להוביל לכישלון של מכשיר NW מלא. על מנת לטפל בבעיות הקשורות להיווצרות חלל, טכניקה פותחה שמסירה סרטי מגע מתכת ניקל / Au מהמצעים, כדי לאפשר בדיקה ואפיון של הקשר / מצע וממשקי המגע / NW של התקני גן NW אחת. הליך זה קובע את מידת ההידבקות של קשר הסרטים למצע וNWS ומאפשר האפיון של המורפולוגיה וההרכב של קשר הממשק עם המצע וnanowires. טכניקה זו שימושית גם להערכת כמות הזיהום שיורית שנותרה מהשעית NWnd מתהליכי photolithographic על פני השטח NW-SiO 2 לפני בתצהיר מתכת. הצעדים מפורטים של הליך זה מוצגים להסרת אנשי קשר ניקל / Au annealed לNWS גן מסומם-Mg במצע SiO 2.
Introduction
מכשירים היחיד NW נעשים על ידי פיזור השעיה NW על גבי מצע מבודד ויוצרים קשר כריות על המצע באמצעות photolithography הקונבנציונלי ותצהיר מתכת, מה שגורם מכשירי שני מסוף נוצרו באופן אקראי. SiO 2 סרט עבה על פרוסות סיליקון Si משמש בדרך כלל כמצע בידוד 1,2. למתכות שהופקדו על פני השטח SiO 2, בעיה נפוצה הנובעת מטיפול בחום היא התופעה של היווצרות חלל ב/ SiO 2 ממשק המתכת. בנוסף לפיצוח וdelamination של סרט המתכת, היווצרות חלל זה יכול להשפיע לרעה על ביצועי מכשיר מגידול בהתנגדות שנגרם על ידי הפחתה של שטח המגע. קשר ניקל / Au מתחמצן בN 2 / O 2 אטמוספרות הוא תכנית הקשר הדומיננטית תחול על p-גן 3-7. במהלך טיפול בחום בN 2 / O 2, Ni מפזר על פני השטח כדי ליצור NIO וAu מתמוסס אלפני מצע.
בעבודה זו, היווצרות חלל מוגזמת ב2 ממשקי המגע / NW וקשר / SiO הוצגה להתרחש במהלך חישול של אנשי קשר של ניקל / Au לNWS על SiO 2 8. המורפולוגיה של סרט ניקל / Au annealed פני השטח, לעומת זאת, אינה מצביעה על קיומם של חללים או המידה שבה להיווצרות החלל התרחשה. כדי לטפל בבעיה זו, פיתחנו טכניקה להסרת של אנשי קשר של ניקל / Au וגן NWS מSiO 2 / Si מצעים על מנת לנתח את הממשק של המגע עם המצע וNWS. טכניקה זו יכולה לשמש להסרת כל מבנה קשר שיש הידבקות עניות למצע. סרטי ניקל / Au עם NWS גן שגלום בו יוסרו מן המצע SiO 2 עם קלטת פחמן. קלטת פחמן דבקה סיכה סטנדרטית לעלות לאפיון על ידי שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), יחד עם כמה כלים אחרים. הנוהל מפורט לfabrication של התקני גן NW אחת וניתוח של מורפולוגיה ממשק אנשי הקשר שלהם מתוארים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NWS גן המשמש בניסויים אלה גדלו על ידי epitaxy ללא זרז מולקולרי קורה (MBE) על Si (111) מצעים 9. הנוהל הכללי להכנת ההשעיה NW מהמצע עם NWS כבוגר מודגם באיור 1.
1. הכנת ההשעיה Nanowire
- קליב חתיכה (<5 מ"מ x 5 מ"מ) קטנה של NWS כ- גדל על המצע.
- מלא בקבוקון קטן עם כתרים על 1 מיליליטר של isopropanol (IPA).
- מניחים את פיסה ביקע לתוך הבקבוקון, לסגור את המכסה וsonicate כ 30 שניות על מנת להסיר NWS מהמצע. ברגע שמוכן, ההשעיה NW נשארת קיימא במשך תקופה ארוכה של זמן.
2. הכנת מצע
מצעים בשימוש הם מסוממים בכבדות (ρ ~ 0.001-.005 Ω-סנטימטר) 3 אינץ Si ופלים עם 200 ננומטר של SiO תרמית שגודל 2 בשני הצדדים.
- אם eleקשר ctrical למצע סיליקון הוא רצוי, לחרוט את תחמוצת מהישבן של פרוסות סיליקון באמצעות חרט ורי עם התנאים, O זרימה 2 = 20 SCCM, 3 CHF זרימה = 50 SCCM, -240 V הטיה, 120 W לבא 20 דקות. צעד זה גם עוזר למנוע טעינה של הדגימה במיקרוסקופ אלקטרונים.
- לאחר לחרוט תחמוצת, רקיק נקי על ידי submersing זה עם פנים כלפי מטה באמצעות בעל חצובה לתוך מבחנה 1,000 מיליליטר עם של אצטון ~ 100 מיליליטר למשך 5 דקות.
- הסר רקיק מאצטון ומייד לשטוף את שני הצדדים של פרוסות סיליקון באמצעות בקבוק להשפריץ של IPA מעל כוס ריקה 1,000 מיליליטר, אשר תשמש לפסולת ממס.
- חזור על שלב 2 באמצעות IPA.
- חזור על שלב 3 שטיפת רקיק עם H 2 O deionized מעל כוס פסולת הממס.
- חזור על שלב 2 באמצעות H deionized 2 O.
- מכה יבשה רקיק תוך שימוש בחנקן יבש דחוס 2.
3. Nanowire פיזור
- קליב הנקי wafer ל -4 רבעים שווים. כל רבעון יש 3 דפוסי קשר שהופקדו עליו בתחומים הכלליים שמוצגים באיורי 2 א ו-B.
- Sonicate הבקבוקון של ההשעיה NW לפני מחלק על מנת לקבל ריכוז NW אחיד בהשעיה.
- הגדר את micropipette לגודל הרצוי הטיפה (3-30 μl) ולצייר את ההשעיה NW מהבקבוקון.
- קח פיסת מצע (¼ רקיק) שישמש לפיזור ולוודא שהוא ברמה, כך שהשעית NW אינה מעבירה משם לקצוות.
- לוותר על ההשעיה NW על גבי המשטח הקדמי (חמצון) של מצע Si באזור הכללי שבו דפוס הקשר יופקד. אם תרצה, טיפות נוספות הפקדה של ההשעיה NW באותו האזור, לאחר הממס מהירידה הקודמת התאדו לחלוטין.
- חזור על שלב 3.4 ל2 אזורים האחרים שבם דפוס קשר יהיה. לא לוותר על ההשעיה NW מיותרמאשר להפעיל צמיחת 1 על פיסת מצע יחידה (רקיק ¼) על מנת למנוע זיהום לחצות. הפיזור של ההשעיה NW על גבי המצע בא לידי ביטוי בדמויות 2C ו-D.
- לאחר הירידה הסופית של ההשעיה NW התנדפה, הנח את פני המדגם למטה בבעל החצובה ובעדינות לטבול באמבטיות רצופות של אצטון וisopropanol כדי להסיר זיהומים לא רצויים. יש לשטוף בH deionized 2 O, ומכה יבשה בN 2. אין להשתמש בבקבוקי לחיצים או sonicate הממס במהלך תהליך ניקוי זה כדי להימנע מהסרה עודפת של NWS מפני השטח.
4. Photolithography של תבנית לתקשר
השתמש בטכניקות photolithographic סטנדרטיות כדי ליצור דפוס הקשר בחדר נקי עם תנאי סביבה של ~ 20 ° C ו ~ 40% לחות יחסית. עוצמת מסכת aligner (שלב 4.6), משך החשיפה (שלב 4.8) ולפתח זמן (שלב 4.9) תהיה ציוד תלויnd צריך להיות מותאם כדי לייצר הגדרת דפוס מקסימלית עם (שרה"ט) המראה-להתנגד לערער של כ 0.5 מיקרומטר.
- ספין המראה להתנגד על מדגם באמצעות מתכון צעד שניים (1) 300 סל"ד 10 שניות (2) 2,000 סל"ד 45 שניות.
- הנח מדגם על פלטה חשמלית לאפות במשך 5 דקות ב150-170 ° C.
- הסר את המדגם ולאפשר להתקרר במשך 30 שניות ולאחר מכן לסובב על photoresist באמצעות מתכון צעד שניים (1) 1,000 סל"ד במשך 3 שניות (2) בסל"ד 5,000 ל45 שניות.
- הנח מדגם על פלטה חשמלית לאפות 1 דקות ב115 ° C.
- אפשר לדוגמה כדי לקרר דקות 1.
- לכייל aligner מסכה לעוצמת אור של ~ 1.90 mW / 2 סנטימטר.
- טען מדגם לתוך aligner מסכה, עם המסכה המתאימה לדפוס המגע המותקן.
- תביא דוגמא במגע עם מסכה ולחשוף את המדגם עבור 24 שניות.
- לפתח photoresist ידי מתערבל מדגם בכוס של יזם ל21 שניות.
- לשטוף עם H 2 O deionized ומכה יבש wה-i N 2.
5. לדוגמא לפני טיפול לפני מתכת הפקדת
לפני טעינת הדגימות לתוך מאייד אלומת אלקטרונים לתצהיר מתכת, לתת רקיק בדוגמת טיפול UV אוזון וHCl: H 2 O אמבטיה.
- דגימות עומס למחולל אוזון UV עבור 10 דקות עם O 2 קצב זרימה גבוה במיוחד-טוהר 80 SCCM.
- לאחר טיפול באוזון UV, דגימות מקום בHCl: פתרון H 2 O (1:10) 1 דקות בטמפרטורת חדר.
- יש לשטוף את דגימות עם H 2 O deionized ומכה יבש בעדינות עם N 2.
6. קרן אלקטרונים אידוי של מתכות לתקשר
- מייד לאחר טיפול מקדים, הר הדגימות לplaten באמצעות ברגים וסרטונים וplaten המאובטח במאייד הקרן האלקטרוני. ודא כי Ni המספיק וAu זמינים לתצהיר.
- לשאוב את חדר עד שהלחץ הוא מתחת 1.3 x 10 -3 P(μTorr 1) (ייתכן שיש צורך לשאוב לילה).
- הגדרת מתח גבוה ל10 ק ולהתחיל סיבוב של דגימות ב5 סל"ד. תריס בטוח להפוך סגור.
- בחר את כור היתוך Ni ולהזין פרמטרים לניקל לצג שיעור גביש. פיקדון 50 ננומטר (500 Å) של ניקל בקצב תצהיר של ~ 0.1 ננומטר / s.
- ברגע שמקור Ni התקרר במידה מספקת (~ 15 דקות), לעבור לכור היתוך Au, לשנות את הפרמטרים לאלו של Au, והפקדת 100 ננומטר (1,000 Å) של Au בקצב תצהיר של ~ 0.1 ננומטר / sec.
- ברגע שכור היתוך Au התקרר (10 דקות ~), לפרוק את החדר ולפרוק platen מדגם. אם אינך בטוח של עובי מתכת, השתמש profilometer כדי לקבוע את עובי ניקל / Au.
7. מתכת לתקשר המראה
- הסר דגימות מplaten ומניח באמבט חשפנית photoresist בטמפרטורת חדר לכמה שעות כדי להרים את המתכת שהונחה על photoresist. אם תרצה, להעלות את טמפרטורת האמבטיה כדי סביב 50-60 מעלות צלזיוס לacceleשיעור המראה.
- אם המתכת לא יורדת לגמרי, להשתמש בבקבוק שפריץ של מסיר PG כדי להסיר בכוח המתכת רצויה שנותרה מעל פני השטח. אל sonicate המדגם, כי זה יכול לגרום לnanowires להשתחרר מהמתכת.
- לשטוף את PG מסיר ממדגם עם IPA לתוך כוס פסולת ממס ולמקם את המדגם לתוך מבחנה של IPA הנקי.
- חזור על שלב 7.3 באמצעות H 2 O deionized ואז לפוצץ יבש המדגם באמצעות N 2.
8. לחשל לתקשר
מכשירי בדיקה לפני המגע לחשל על מנת להשוות אלה עם מכשירי annealed. לבצע את הקשר לחשל של סרטי ניקל / Au באמצעות annealer מהיר תרמית (להרכבה עצמית) עם N-Ultra High-טוהר 2 / O 2 (3:1) כגז בתהליך.
- חכה לפחות 24 שעות לאחר הסרת מגע מתכת לפני דגימות חישול, על מנת להבטיח את מגעים המתכת שהגיעו לשיווי משקל לאחר בתצהיר.
- דגימות עומס ולהתאים את קצב זרימה של N 2 / O 2-1.4 SLPM.
- דגימות לחשל ב-C ° 550 10 דקות. שיעור רמפת הטמפרטורה היה ~ 500 ° C / min.
9. הסרת ניקל / Au קולנוע
מאז סילוקו של סרט ניקל / Au הוא תהליך הרסני, התקנים הם בדרך כלל צילמו ונבדקו לפני הצעד הזה. ההליך להסרת סרט ניקל / Au מתואר באיור 3.
- חכה לפחות 24 שעות לאחר לחשל מגע לפני הסרת סרט ניקל / Au.
- קליב חתיכת המדגם מהאזור של עניין. גודל בטוח להפוך של מדגם גדול מספיק על מנת לתפוס את הקצוות עם פינצטה בלי לגעת באזור של עניין.
- Secure בדל פינים SEM הר בבעל כזה שהר ניתן להעביר או נלקח החוצה בקלות.
- מניחים פיסת גדירת onductive פחמן קלטת על גבי משטח ההר. חתיכת סרט פחמן צריכה להיות גדולה יותר מהשטח של הסרט שהוא שיש להסירו. כרטיסיית פחמן מוליך שהוא בגודל המדויק של שטח ההר עובדת טוב מאוד עבור יישום זה. להחיל את קלטת פחמן או כרטיסייה למשטח ההר לאט ובזהירות כדי להבטיח שהשטח הוא חלק ככל האפשר.
- לפני הסרת הגיבוי של הקלטת, באמצעות אצבע, לחץ בחוזקה על הקלטת כך שהוא דבק בחוזקה על פני השטח ההר. זה מאוד חשוב כדי שהקלטת לא יורדת עם המדגם.
- קח פיסת מדגם ביקע ועדינות להניח את השטח של עניין ישירות על גבי קלטת פחמן בשולי ההר, כך שהאזור של המדגם ששימש לטיפול עם פינצטה נשמט מ( איור 3 א) קצה. ברגע שהמדגם הושם על גבי קלטת, לא להסיר אותו למיקום מחדש על מנת להימנע מלהרוס את סרט ניקל / Au.
- לחץ כלפי מטה על תקיפותלחלק האחורי של המדגם באמצעות מלקחיים (איור 3 ב). יש להיזהר שלא ללחוץ חזק מדי על המדגם סביב הר קצוות, כי זה יכול לגרום למדגם לשבור.
- כדי להסיר את המצע, לקחת סכין גילוח נקי או אזמל ועדינות לנדנד אותו בין המצע ואת הקלטת בשולי הדגימה (איור 3 ג). לחזור על תהליך זה בזהירות, ודחק את סכין הגילוח עוד קצת בכל פעם עד שהמצע יכול בקלות להיות קילף ידי תופס אותו עם פינצטה. שימוש בכוח רב מדי יכול לשבור את המדגם. כדי לשמור את הסרט מיורד עם מצע, הנח זוג מלקחיים או בדיקה על השטח של הקלטת שנמצאה בסמוך למצע כאשר חטטניות את המצע (איור 3 ג). סרט ניקל / Au annealed צריך להישאר דבק בקלטת (איור 3D). בממוצע, צעד זה ייקח בערך 1 דקות כדי להשלים.
- תמונת סרט ניקל / Au הוסר החדש באמצעות SEM בהקדם האפשרי כל כךים כדי לבחון את הממשק שנחשף מחדש את הסרט לפני שהוא הופך להיות מזוהם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
דוגמא לניתוח SEM על סרטי ניקל / Au annealed הוסרו ממצע SiO 2 באמצעות קלטת פחמן מוצגת באיור 4. פני השטח של מגע ניקל / Au לפני ההסרה מוצג באיור 4 א. התחתון של אותו האזור של שסרט ניקל / Au מסוים לאחר ההסרה מוצגת באיור 4. השוואה של פני השטח ומורפולוגיה התחתונה יכולה לעזור לקבוע אם יש קשר בין שתיים. לדוגמא, כאשר שני התמונות הן בהשוואה, ניתן לראות אותו כי הכתמים הכהים ב( א) בקנה אחד עם התכונות האפלות ב( ב). בהגדלות גדולות יותר, תכונות קריטיות של המורפולוגיה התחתונה ניקל / Au ניתן להבחין. יחד עם השימוש בספקטרוסקופיה נפיצה אנרגיה (EDS), על מנת לקבוע את ההרכב של התכונות השונות של המורפולוגיה התחתונה, את המבנה הכללי של סרט ניקל / Au על SiO 2 לאחר ניתן לקביעה חישול. סרט ניקל / Au הוסר שהיה נכסמוכן rly מוצג בהגדלה נמוכה באיור 4C. היווצרות החלל היא אחידה על פני הסרט ואין פיצוח או שבירה של הסרט התרחש. איור 4D הוא דוגמא לסרט ניקל / Au הוסר כי היה מוכנה היטב. מדגם זה לא קיבל שום טיפול מקדים ניקוי לפני תצהיר המתכת, והזיהום שיורית מיוצר חלוקת חלל לא אחידה וmacrovoids הגדול שדומות לשלפוחיות. לאחר הסרתו של הסרט, הקלטת הגיעה מחלק מההר ומקומט, שגרמה לסרט להתפרק.
יישום חשוב של טכניקה זו הוא ניתוח מורפולוגיה ממשק המגע / NW. איור 5 מראה SEM תמונות של החלק התחתון של סרטי ניקל / Au annealed שהיו מופקד על NWS המפוזר על גבי מצעי SiO 2 / סי. NWS, אשר מוטבעים בסרטי ניקל / Au, גם יורד עם סרטים עם ההסרה עם קלטת פחמן. בהגדלה גדולה יותר, like התמונה שמוצגת באיור 5 א ', חלוקת החללים ביחס לNWS ניתן לצפות. בהגדלות גדולות יותר, כגון התמונות ב5B דמויות ו-C, מייקר הקשר / NW ניתן ללמוד באופן יסודי יותר. אין זה נדיר עבור NWS להפוך וחלצו מסרט ניקל / Au על לקלף אותה מעל המצע, כפי שמוצג באיורים 5A ו-C. זה מאפשר הבדיקה של ממשק המגע / NW שאחרת היה מוסתר אם NW נשאר במקום.
ניתוח כמותי יותר יכול להתבצע באמצעות השימוש בתוכנת הדמיה. הדוגמא שמוצגת באיור 6 מבוססת על המתאם של זיהום שיורי מעיבוד עם היווצרות חלל בממשק של ניקל / Au עם SiO 2 10. הנוכחות של זיהום שיורי זה יכול לגרום לעלייה משמעותית במספרם של החללים שנצפו בזמן tהוא קשר עם ממשק מצע /. על ידי כימותי מידת היווצרות חלל בממשק מגע / מצע, את האפקטיביות של שיטות ניקוי שונות יכולות להיות מוערכות. ניסויים אלה מתמקדים ביעילותן של שיטות ניקוי השונות לפני התצהיר של ניקל / Au על SiO 2 להסרת הזיהום שיורית. השטח של אזורי הבטלה נקבע באמצעות תוכנת הדמיה. שימוש בתמונות SEM, מיקרומטר 2 אזורים 100 מרובים נותחו עבור כל דגימה והשטח הממוצע החלל (כאחוז מהשטח הכולל) לכל אחת מהשיטות הכנה וניקוי השונות נקבע. הנתונים להתוות באיור 6G עם סטיית התקן של ערכת הנתונים מיוצגת על ידי ברים שגיאה.
איור 1. נוהל הכללי לprepara ההשעיה NWtion ופיזור. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 2. הליך לפיזור של ההשעיה NW. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 3. הליך להסרת סרט ניקל / Au annealed מSiO 2 / מצע Si. (א) שלב 9.6, לדוגמא הוא הניח בעדינות על ההר עם קלטת פחמן. (ב) שלב 9.7, הכוח מוחל על גביו של מדגם. (ג) שלב 9.8, הסרת המצע ממכונית קלטת בון באמצעות סכין גילוח. (ד) שלב 9.8, סרט Annealed ניקל / Au נשאר דבק בקלטת. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 4. (א) תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של מגע ניקל / Au annealed. (ב) תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורקת של אותו סרט ניקל / Au מוצג ב( א) לאחר שהוסר עם קלטת פחמן כדי לחשוף את החלק התחתון שלה. (ג) סרט ניקל / Au הוסר שהוכן כראוי. (ד) סרט ניקל / Au הוסר שהוכן בצורה גרועה. (תמונות (א) ו (ב) נלקח מהתייחסות 8). לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
together.within-page = "תמיד"> 
איור 5. SEM תמונות של החלק התחתון של סרטי ניקל / Au annealed שהופקדו על NWS שפוזר על גבי מצעי SiO 2 / סי ולאחר מכן להסיר עם קלטת פחמן. () שטח מראה NW בתוך סרט ניקל / Au annealed לצד שבו NW היה לפני פירוק. (ב) להציג תקריב של NW בתוך סרט ניקל / Au annealed. (ג) תקריב של איפה NW היה לפני פירוק. (תמונות (ב) ו (ג) נלקח מהתייחסות 8). לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 6. אני SEMדוגמאות (ג) שבו פני השטח SiO 2 לא קיבלו עיבוד photolithographic לפני predeposition ניקוי - המגים של הצד התחתון של סרטי ניקל / Au annealed הופקדו על 2 משטחי SiO שקיבלו טיפולי שטח שונים (א).. (ד) - (ו) דוגמאות שבו פני השטח SiO 2 קיבלו עיבוד photolithographic לפני predeposition ניקוי. ערכים (ז) לאזורים של האזורים ביטלו זממו עבור כל דגימה שמוצגת ב( א) - (ו). (תמונות ועלילה שנלקחה מההתייחסות 10). לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 7. (א) תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של מכשיר NW בודד </ Strong>. (ב) דפוס מגע מלא. (ג) להציג תקריב של תבנית ליצירת קשר. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הטכניקה שהוצגה מאפשרת ניתוח של קשר / המצע ומייקרו קשר / NW של מכשירי NW אחת. היתרונות העיקריים של שיטה זו הם העלות הנמוכה שלה ופשטות. היא מאפשרת ניתוח איכותי וכמותי של קשר הממשק בקנה מידה גדול עם המצע כמו גם בקנה מידת submicrometer עם NWS הבודד. השימוש בקלטת פחמן להסרת הסרט וספחי פינים SEM להרכבת מדגם לעשות את זה אפשרי עבור ניתוח תוך שימוש בטכניקות אפיון שדורשות סביבות בלחץ נמוך נקיות. בנוסף לשימוש בSEM הדמיה מורפולוגיה הממשק, ניתן להשתמש בשיטות אפיון רבות אחרות, כוללים EDS, ספקטרוסקופיה רנטגן Photoelectron (XPS), ספקטרוסקופיה אלקטרונים מקדחה (AES) ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM).
שינוי אפשרי אחד להליך פיזור NW יהיה לחרוט תבנית לתוך המצע לפני הפיזור המציג את locati הספציפיעל מקום שבו כל דפוס קשר יהיה על מנת שיותר מיקום של ההשעיה NW מדויק. זה ידרוש צעדי עיבוד נוספים המגבירה את מורכבותו של התהליך, כמו גם את הסיכוי לזיהום שיורית. נושא נוסף לתהליך פיזור NW הוא כמות ההשעיה NW שהיא להיות מפוזרים. הסכום המסוים תלוי בגודל של התבנית ליצירת קשר. לדפוס קשר 1 סנטימטר 2 בגודל שהיה בשימוש בניסויים שלנו, ירידה בגודל 30 μl הייתה מספיק כדי לכסות את שטח תבנית ליצירת קשר. מומלץ שלא יותר משני יישומים של ההשעיה NW להיות מיושמים בשטח נתון על מנת למנוע הצטברות עודפת מהממס. אם אוכלוסיית NW צפופה יותר היא רצויה על המצע, כמות קטנה יותר של ממס יש להוסיף להשעית NW במהלך הכנה.
הפרמטרים של תהליך photolithography תלויים בphotoresists הספציפית ומפתח בשימוש, ולכןphotolithography דפוס קשר עשוי לדרוש שינוי על מנת להשיג הגדרת דפוס אופטימלית. החשיפה המדויקת ופיתוח תנאים תהיה גם להשתנות כפונקציה של תנאי הסביבה בחדר הנקי. ליישום של photoresist, מומלץ שגודל המדגם לא יהיה קטן יותר מאשר רקיק רבעון וכי דפוסי קשר לא להיות ממוקמים בשולי המדגם בשל השפעות הקצה על photoresist. דפוס המגע המשמש בניסויים אלה היה לייצור מכשירי NW-2 מסוף, דוגמא שמוצגת באיור 7 א. דפוס הקשר (1 סנטימטר 2) כלל 4 מערכים של 48 סטים של 2 כריות (250 מיקרומטר x 500 מיקרומטר) מופרדים על ידי גודל פער מסוים, כפי שמוצג באיורים 7B ו-C. לכל אחד יש מערך גודל פער שונה; מערכי הוא 3 מיקרומטר, השני הוא 4 מיקרומטר, III הוא 5 מיקרומטר, ו-IV הוא 6 מיקרומטר. כפי שניתן לראות in נציג התוצאות, הסרת סרט ניקל / Au יכול גם להיות מושלמת ללא דפוסים photoresist של סרט ניקל / Au.
הפשטות של תהליך הסרת סרט ניקל / Au עושה את זה פשוט למדי, אבל כמה צעדים עשויים לקחת חלק באימון. בפרט, על שלבים 7 ו -8 צריכים להיות מתורגל באמצעות דגימות דמה על מנת לקבוע את הסכום הנכון של כוח להגיש בקשה לסרט לדבוק בקלטת בלי לשבור את המדגם. על מנת לקבוע את שטח הריק באמצעות תוכנת הדמיה, SEM התמונות של הסרטים הוסרו חייבת להיות באזורים אחידים הגדולים שאינם מוגזם התפרקו כמו שמוצג באיור 4C.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
Acknowledgments
המחברים רוצים להכיר אנשים בחטיבת Quantum האלקטרוניקה ופוטוניקה של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בבולדר, קולורדו לסיוע שלהם.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| REAGENTS and MATERIALS | |||
| Lift-off resist | MicroChem | LOR 5A | Varies according to application |
| Photoresist | Shipley | 1813 | Varies according to application |
| Developer | Rohm and Haas Electronic Materials | MF CD-26 | Varies according to application |
| Photoresist stripper | MicroChem | Nano Remover PG | Varies according to application |
| Ni source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| Au source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| SiO2/Si wafers | Silicon Valley Microelectronics | 3-inch <100> N/As 0.001-0.005 ohm-cm, 200 nm thermal oxide | |
| Carbon tape | SPI Supplies | 5072, 8 mm wide | |
| Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| EQUIPMENT | |||
| Ultrasonic cleaner | Cole-Palmer | EW-08849-00 | Low power |
| Micropipette | Rainin | PR-200 | Metered, disposal tips |
| Reactive ion etcher | SemiGroup | RIE 1000 TP | Other vendors also used with different process parameters |
| Mask aligner | Karl Suss | MJB3 | Other vendors also used with different process parameters |
| UV ozone cleaner | Jelight | Model 42 | Other vendors also used with different process parameters |
| E-beam evaporator | CVC | SC-6000 | Other vendors also used with different process parameters |
| * Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable. | |||
References
- Lu, W., Lieber, C. M. Semiconductor nanowires. J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).
- Mater Res, A. nnuR. ev 34, 83-122 (2004).
- Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type. 22, 186-193 (2007).
- Chen, L. C., Ho, J. K., et al. The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type. 176, 773-777 (1999).
- Liday, J., et al. Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).
- Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN. Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).
- Ho, J. K., Jong, C. S., et al. Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films. J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).
- Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires. Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).
- Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires. J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).
- Herrero, A. M., Bertness, K. A. Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices. J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).
