Summary
I detta papper, flöde assisterad dielectrophoresis demonstreras för den självmontering av nanotråd enheter. Tillverkning av en silicon nanotråd field-effecttransistor visas som ett exempel.
Abstract
Flöde-assisterad dielectrophoresis (DEP) är en effektiv självmontering metod för de kontrollerbara och reproducerbara positionering, justering och urval av nanotrådar. Dataexekveringsskyddet används för nanotråd analys, karaktärisering, och lösningsbaserade tillverkning av halvledande enheter. Metoden fungerar genom att tillämpa ett alternerande elektriskt fält mellan metalliska elektroder. Nanotråd formuleringen släpps sedan på elektroderna som är på en lutande yta för att skapa ett flöde av formuleringen hjälp allvar. Nanotrådar justera sedan längs lutningen av det elektriska fältet och i riktning mot vätskeflödet. Frekvensen av fältet kan justeras för att markera nanotrådar med överlägsen ledningsförmåga och lägre fälla densitet.
I detta arbete används flöde-assisted DEP för att skapa nanotråd field-effecttransistorer. Flöde-assisted DEP har flera fördelar: det gör urval av nanotråd elektriska egenskaper; kontroll av nanotråd längd; placering av nanotrådar i särskilda områden, kontroll av orientering av nanotrådar; och kontroll av nanotråd densitet i enheten.
Tekniken kan utökas till många andra program såsom gas sensorer och mikrovågsugn växlar. Tekniken är effektiv, snabb, reproducerbar och den använder en minimal mängd av utspädd lösning vilket gör den idealisk för testning av nya nanomaterial. Wafer skala montering av nanotråd enheter kan också uppnås med hjälp av denna teknik, så att stora mängder prover för testning och stora ytor elektroniska applikationer.
Introduction
Kontrollerbar och reproducerbara montering av nanopartiklar i fördefinierade substrat platser är en av de största utmaningarna i lösning-bearbetade elektroniska och fotoniska enheter med hjälp av halvledande eller bedriver nanopartiklar. För enheter med hög prestanda är det också mycket fördelaktigt för att kunna markera nanopartiklar med förmånliga storlekar, och särskilt elektroniska egenskaper, inklusive, till exempel, hög ledningsförmåga och låg densitet av surface fälla stater. Trots betydande framsteg i nanomaterial tillväxt, inklusive nanotråd och nanotube material, vissa varianter av nanopartiklar boenden är alltid närvarande, och ett urval steg kan avsevärt förbättra prestanda nanopartikel-baserade enhet1 ,2.
Syftet med metoden flöde-assisted DEP visat i detta arbete är att de ovanstående utmaningar genom att Visa kontrollerbar halvledande nanotrådar montering på metalliska kontakter för högpresterande nanotråd field-effecttransistorer. DEP löser flera problem av nanotråd enhet tillverkning i ett enda steg inklusive placering av nanotrådar, justering/orientering av nanotrådar och urval av nanotrådar med önskade egenskaper via DEP signal frekvens urval1. DEP har använts för många andra enheter som sträcker sig från gas sensorer3transistorer1, och RF växlar4,5, placeringen av bakterier för analys7.
DEP är manipulering av polariserbara partiklar via tillämpningen av en icke-uniform elektriska fältet resulterar i nanotrådar självmontering över de elektroder8. Metoden utvecklades ursprungligen för manipulering av bakterier9,10 men har sedan dess utökats till att manipulation av nanotrådar och nanomaterial.
DEP lösning behandling av nanopartiklar gör halvledare enhet fabrication som avsevärt skiljer sig från traditionella uppifrån tekniker baserat på flera photomasking, ion implantation, hög temperatur14, glödgning, och etsning steg. Eftersom DEP manipulerar nanopartiklar som redan har syntetiserats, är det en låg temperatur, underifrån fabrication teknik11. Detta tillvägagångssätt gör att storskaliga nanotråd enheter kan monteras på nästan alla underlag inklusive temperaturkänsliga, flexibel plast substrat6,12,13.
I detta arbete, hög prestanda p-typ kisel nanotråd field-effecttransistorer tillverkas med flöde-assisted DEP, och FET ström-spänning karakterisering utförs. De kisel nanotrådar som används i detta arbete odlas via Super Fluid flytande Solid (SFLS) metod15,16. Nanotrådar är avsiktligt dopade, och är cirka 10-50 µm i längd och 30-40 nm i diameter. Metoden SFLS tillväxt är mycket attraktiv eftersom den kan erbjuda industrin skalbara mängder nanotråd material15. Den föreslagna nanotråd montering metoden är direkt tillämplig på andra nanotråd halvledarmaterial som Episteme13, SnO23och GaN18. Tekniken kan också utökas till justera konduktiv nanotrådar19 och positionera nanopartiklar över elektrod luckor20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Varning: Alla förfaranden om inte annat anges äger rum i en trevlig miljö och riskbedömningar har gjorts för att garantera säkerheten under nanotrådar och kemikaliehantering. Nanomaterial kan ha ett antal hälsan som är som av ännu okänd, och så ska hanteras med lämpliga hand21.
Obs: Börjar processen med utarbetandet av de substrat, följt av första photolithography och metall nedfall stegen för att definiera DEP kontakter. Nanotrådar monteras sedan via DEP och ett ytterligare valfria photolithographic och metall nedfall steg kan utföras för att sätta in övre kontakter till nanotrådar. Nanotråd transistor enheter ström-spänning egenskaper mäts sedan med hjälp av en halvledare karakterisering kit.
1. beredning av substrat
- Skär en dopad n-typ kisel/silicon dioxide wafer i lämpliga storlekar, t.ex., 2,5 cm2.
- Under styckning, garantera ovansidan av rånet inte är berört eller repad.
- Kör en diamond scriber över ytan i en kontinuerlig rörelse att göra ett snitt.
- Dela upp rånet längs snittet.
- Placera proverna på substrat innehavare och Sonikera under 5 minuter i en ultra sonic bad på 100% effekt (450 W), först i avjoniserat vatten, då aceton, och slutligen isopropanol (IPA).
Obs: Se Tabell av material för CAS-nummer och leverantörer. - Torka substratesna med en kväve-pistol för att avlägsna alla återstående IPA eller damm från ytan.
- Plasma aska proverna i syre plasma på 100 W för 5 min att ta bort alla återstående organiska rester.
2. photolithography lipidens processen för kontakter
Obs: En lipidens photolithography process används för att skapa elektroder. Photolithography processen genomförs i ett gult rum att förhindra sönderfallet av fotoresist material.
- Värm provet vid 150 ° C under 15 minuter med en kokplatta, ta bort eventuellt kvarvarande vatten från ytan.
Obs: Detta är att säkerställa vidhäftning av fotoresist; kemiska primers såsom HMDS kan emellertid också användas. - Ta bort provet från värmeplattan och placera den på en spinn-bestrykare.
- Med pipett släppa ungefär 1 mL av fotoresist A på ytan tills hela provet är jämnt täckt.
Obs: Se Tabell av material för den exakta fotoresist används. - Snurra provet vid 4,000 rpm för 45 s, att producera en filmtjocklek av cirka 250 nm. Om elektroder som är tjockare än 150 nm är att deponeras, ändra detta recept.
- Ta bort provet från den spin-bestrykare och placera den på en värmeplatta vid 150 ° C i 5 min.
- Ta bort provet från värmeplattan och lämna provet vila i 5 min i en 50% luftfuktighet. Detta är att säkerställa rehydrering av fotoresist22.
Obs: Om fuktigheten av labbet är större än 50%, får provet lämnas till vila i luften. - Placera provet rygg onto den spin-bestrykare och Pipettera ungefär 1 mL av fotoresist B på ytan av substratet.
- Snurra provet vid 3500 rpm för 45 s, vilket ger en filmtjocklek på cirka 500 nm.
- Placera provet på en värmeplatta vid 120 ° C under 2 minuter.
- Ta bort provet från kokplattan och låt vila i en 50% luftfuktighet låda för 5 min.
- Utsätt provet med en mask-aligner och photomasken till UV-ljus för 6,7 s för sammanlagt 180 mJ exponering.
Observera: Den exakta exponering-dosen kan behöva justeras beroende på en viss modell av mask aligner. - Ta bort provet från den mask-aligner och utveckla genom nedsänkning i fotoresist utvecklare för 30 s.
Obs: Se Tabell av material för exakta utvecklaren. - Ta bort provet från utvecklaren, fördjupa provet i avjoniserat vatten och skölj det att sluta utvecklingsprocessen.
- Kontrollera photolithographyen med ett optiskt mikroskop. Ett polarisationsfilter kan användas för att kontrollera lipidens underskred som ska visas som svaga linjer runt kanalen. Tiden kan justeras om för mycket eller två lite underskred uppnås.
3. deponering av metallkontakterna
Obs: Electron beam (E-beam) nedfallet används för att sätta in elektroder på den förberedda fotoresist. Denna process kan också använda termiska förångare eller andra typer av tunn metallfilm nedfall tekniker.
- Placera proverna i E-beam kammaren. pumpa det ner tills en hög vakuum uppnås. I det här fallet nås ett vakuum av runt 1 x 10-6 mTorr.
- Insättning 2 – 6 nm i Titan som fungerar som ett vidhäftning skikt följt av 30 nm guld för DEP kontakter.
- Ta bort proverna från E-beam kammaren.
- Utföra lyft procedur genom att ta bort de flesta fotoresist och överflödig metall. Detta görs genom att placera proverna i en bägare av fotoresist remover för 15 min.
- Ta bort proverna från bägaren fotoresist Remover A och placera i en annan ren bägare fotoresist Remover i ytterligare 15 minuter. Detta är att förhindra eventuella stora metallpartiklar från landa på provet.
- Komplett lyft av sonicating bägaren för 5 min på 50% effekt.
- Ta bort proverna från badet one-by-one, att säkerställa för att skölja bort något material med IPA att förhindra oönskad metallpartiklar från avgörande mellan elektroderna.
Obs: Elektroderna är nu förberedda för DEP anpassningen av nanotrådar.
4. Inst för nanotrådar
- Förbered en lösning av kisel eller andra nanotrådar i anisole ca 1 µg/mL koncentration. I detta experiment, lösningen är kort sonicated för 15 s vid den lägsta effekt inställning möjligt att ta bort eventuella flockning. Andra lösningsmedel kan användas såsom toluen och N, N-dimetylformamid (DMF)1.
- Kontrollera lösningen genom att släppa gjutning en 10 µL nanotråd formuleringen på ett uppoffrande substrat.
- Inspektera underlaget med insatta nanotrådar med polariserade optiska mikroskop (POM). De kisel nanotrådar är birefringent och därför lätt kan ses i POM. Om det finns ingen nanotråd klumpar syns, och de flesta av nanotrådar är väl spridda på substratet, då nästa steg kan börja, annars lösningen är åter sonicated och nanotråd koncentrationen kan behöva justeras. Det kan ta flera försök att uppnå den rätta nanotråd spridningen.
- Placera den beredda provet med elektroder på 30° (vs. Horisont) lutande plattformen med kanalen enheten horisontellt i linje. Dispersion flödesriktningen måste vara vinkelrät mot elektroderna kanterna att tillåta effektivare nanotråd justering.
- Kontakta elektroderna använder mikro-sonder ansluten till en frekvens generator1.
- Ange önskad frekvens och spänning är på frekvens generator. I detta experiment, Använd en DEP signalspänning av 10 V peak-to-peak och en 1 MHz sinusvåg.
Obs: Öka frekvensen upp till kan 20 MHz hjälpa till att samla nanotrådar med hög ledningsförmåga och låg trap densitet1,2. Se referens1 för en detaljerad diskussion. DEP signal frekvensområde anges här erhölls genom att bedriva SFLS Si nanotrådar spektroskopi och samling tid Impedansanalys, som beskrivs i referensdokument1. Andra typer av nanotrådar med högre eller lägre avgift transportören rörlighet, dopade nanotrådar eller nanotrådar som erhålls genom andra tillväxt-metoder kan ha olika DEP signal frekvens spänner resulterar i samlingen av högkvalitativa nanotrådar. - Switch-på frekvens generator och släppa ca 10 µL av nanotråd lösningen med en mikropipett på området.
Obs: Att placera provet i en vinkel (30°) hjälper till att skapa en allvar-assisted långsamt flöde av vätska. Alternativt kan en kapillärkraften som med en glasskiva vara begagnade6. - Tillämpa DEP signal för 30 s och sedan avstängning frekvens generator.
- Ta bort provet och skölj mycket försiktigt med IPA.
- Torr-off provet mycket försiktigt med en kväve-pistol. Ett polariserat ljusmikroskop kan användas för att inspektera provet och justera parametrar
Obs: DEP signalspänning, frekvens och nanotråd dispersion densiteten kan justeras för att uppnå en reproducerbar önskad täthet av nanotrådar, från några nanotrådar till några hundra per enhet1,2.
5. nedfall av en sekundär metallskiktet
- För att uppnå förbättrad nuvarande injektion i NW fETsna, tillämpa en andra metallisk kontakt ovanpå nanotråd.
Obs: Denna kontakt nedfall process följer exakt samma steg som avsnitten 2 och 3, i både photolithography och metall nedfall, förutom att bara ett guld lager deponeras.
6.-V karakterisering av nanotråd enheter
Obs: Proverna är nu komplett och kan användas i efterföljande experiment eller deras i-V egenskaper kan mätas för att fastställa nanotråd FET elektriska egenskaper. De fabricerade enheterna är tillbaka-gated fETsna, där dopad kisel wafer fungerar som vanliga grinden, och SiO2 skikt fungerar som gate dielectricen.
- Ta bort ett litet område av kiseloxid vid kanten av provet med en diamant-scriber för att etablera elektrisk kontakt med grinden.
- Använda en kväve-pistol för att ta bort eventuella oönskade kiseldioxid partiklar.
- Placera tre microprobes (källan, avlopp och gate) på guld källa-avlopp elektrod kontakter, med gate sond med borttagna SiO2på området.
- Använda en halvledare karakterisering system för att ta i-V mått.
- Mäta överföringen och utgång skanningar av NW fETsna som dessa ger information om prestanda för enheten och elektriska egenskaper av nanotrådar1,17,23. Observera att transfer mätningar innebär fördjupat källa-drain spänning och svepande gate spänning. Utdata egenskaper mäts genom att sopa källa-drain spänning och kliva gate spänning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Lipidens photolithography resultat i ren definieras kraftigt elektroder. I exemplet (figur 1A) användes mellan digitated finger struktur med en kanal längd av 10 µm. Dessa strukturer tillåter ett stort område att samla det maximala antalet nanotrådar när den DEP kraften appliceras. Figur 1B visar en schematisk bild av en botten-gate nanotråd FET enhet.
Felaktiga nanotråd dispersion koncentration, det liksom som otillräckligt ultraljudsbehandling kan resultera i dålig kvalitet dispersioner, med droppe kasta exempel på nanotrådar som visas i figur 2A och figur 2B, med en betydande mängd nanotråd klumpar. DEP nedfall av mycket tät nanotråd dispersioner kan också producera oönskade kvalitet lager av nanotrådar som visas i figur 2 c. I det här exemplet deponeras nanotrådar alltför tätt, vilket resulterar i en mycket betydande nanotråd-nanotråd screening effekt. Ett exempel på bra DEP nedfall visas i figur 2D, visar väl spridd, isolerade, justerad nanotrådar.
Flöde-assisted DEP av nanotrådar bör resultera i nanotrådar vinkelrätt passerar kanalen överlappning av flera mikrometer på elektroden som visas i figur 3. Perfekt nanotråd montering kan approximeras som en väl överens ”enskiktslager”. Dessutom föredras en liten differens mellan nanotrådar att minska den nanotråd screening effekt. Ett exempel på kontrollerbara nanotråd montering av flöde assisterad DEP visas i figur 3A och figur 3B, där DEP signalspänning var reducerad i figur 3B, vilket resulterar i ett betydligt mindre antal nanotrådar deponeras i den elektrodavstånd.
Överföring och utdata skanningar av en typisk kisel nanotråd field-effecttransistor visas i figur 4. Resultaten visar att enheten har p-typ beteende, med väl definierade gate modulering. Dessa resultat väl i jämförelse med andra nanotråd transistorer fabricerade med samma metod i litteratur1,2; men kan dessa enheter också förbättras genom tekniker såsom yta passivering som inte diskuteras här17. Lösning bearbetas kisel nanotråd fETsna ställt ut på strömmar så hög på Ma nivå1. men för många tillämpningar är fETsna med mikro-amp strömmar tillräcklig.
Figur 1: Optisk bild och Schematisk bild av transistorn. (A) optisk Mikroskopbilden interdigitating elektrod strukturer med nanotrådar linje mellan elektroderna. (B) Schematisk bild av en botten-gate nanotråd field - effecttransistorn byggd på Si/SiO2 wafer med Si gemensamma grind. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Polarized optiska mikroskopbilder av lösning insättning kisel nanotrådar. (A) exempel på nanotrådar droppe rösterna på kiselskivor från ett deoptymalizować spridning, visar ett betydande antal nanotråd klumpar. (B) droppe gjutna nanotrådar efter kort ultraljudsbehandling med färre klumpar. (C) enheten efter felaktiga DEP visar mycket hög täthet av nanotrådar och klumpar. (D) enhet efter rätt DEP nedfall visar väl överens, isolerade nanotrådar passerar elektrod luckorna. Röda pilarna anger riktningen på vätskeflöde. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Polariserat ljusmikroskop bilder av kontrollerbara DEP nedfall av kisel nanotrådar. (A) nanotrådar monteras på DEP signal högspänning (15 V), visar hög täthet av justerad nanotrådar. (B) nanotrådar monterat på DEP lågspänning (5 V), med endast två nanotrådar överbrygga elektroderna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4 : Typiska nanotråd FET enheten-V egenskaper. (A), FET överföring genomsökning av en silicon nanotråd botten gated FET enhet med guld elektroder. Avloppet spänningar är klev från -0,1 till -0,5 V med -0,1 V intervall och gate spänning sveps från 10 till -40 V. (B) utgång genomsökning av samma enhet med klev gate spänning från 0 till -40 V med -5 V mellanrum och sopade avlopp spänning från 0 till -0,5 V. nanotrådar var monteras vid DEP signal på 2 MHz och 10 Vpp. FET visar 5 pA off-ström (VG = 0 V), 5 µΑ på aktuella på VD= 0,5 V, vilket resulterar i 106 - 107 tvåläges balanslikviditet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: Simulerade tomt på DEP kraft kontra frekvens för kisel nanotrådar i anisole med olika konduktivitet. I simuleringen, nanotrådar har en Dielektricitetskonstant om 11,9 och konduktiviteten mellan 2,5 x 10-2 S/m på 10 x 10-2 S/m. Anisole har en Dielektricitetskonstant av 4,33 och ett förmodat ledningsförmåga 2 x 10-6 S/m. Observera att högre konduktivitet har en högre frekvens vid vilken kraft sjunker till noll. Denna trend visar att högre ledningsförmåga nanotrådar kan hämtas på högre DEP signalfrekvens. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Hur framgångsrik fabrikation och prestanda av enheter beror på flera viktiga faktorer. Dessa inkluderar nanotråd densitet och distribution i formuleringen, valet av lösningsmedel, frekvensen av Dataexekveringsskydd och kontroll av antalet nanotrådar närvarande på enhetens elektroder1.
En av de kritiska steg i att uppnå repeterbara funktionsdugliga enheter är utarbetandet av en nanotråd formulering utan kluster eller klumpar. Utformningen kan vara sonicated innan DEP att minska antalet klumpar och upprätthålla nanotråd dispersion. Densiteten i en lösning en gång kan gjort också vara svårt att kontrollera särskilt om nanotrådar är sannolikt att koagulera vilket kan leda till en mindre tät formulering. Ytaktiva ämnen kan användas för att skapa ett mer skingra formulering, men det ytaktiva ämnet kan ha en negativ effekt av enhetens prestanda.
Figur 2A visar ett exempel på drop cast deponeras nanotrådar, med ett betydande antal klumpar. Om klumpar av nanotrådar är svåra att ta bort eller nanotrådar är mottagliga för bryta under ultraljudsbehandling16, rekommenderas det att lösningen får nöja sig med några sekunder. Toppen av formuleringen bör sedan vara pipetteras för användning. Väl spridda nanotrådar flyta ovanpå lösningen, medan tunga nanotråd kluster sjunka till botten.
Valet av lösningsmedel och nanomaterial påverkar parametrarna DEP nedfall scenen. Den dielectrophoretic kraft som en nanotråd upplevelser ges av ekvation 18:
där 
är en geometri faktor som är relaterad till radie och längden på nanotråd, 
är lutningen av kvadratiska medelvärdet av det elektriska fältet, och 
är den verkliga delen av Clausius-Mossotti faktor (ekvation 2).
där 
och 
är partikel och medelstora dielektricitetskonstants, 
och 
är deras ledningsförmågas, och 
är frekvensen av DEP. Från ekvation 2är kraften beroende av ledningsförmåga och Dielektricitetskonstant både lösningsmedel och nanomaterialet. Om lösningsmedlet är ändrat, kan detta avsevärt ändra frekvensen och tvinga svar för nanotrådar montering. Det är också uppenbart att olika nanotråd material svarar annorlunda även i samma lösningsmedel.
indikerar att, vid olika frekvenser, partikeln kan vara mer eller mindre polariserbara än mediet, vilket i sin tur bestämmer huruvida nanotrådar flytta mot regionen i höga elektriska fält gradient (positiv DEP) eller mot regionen i låga elektriska fält lutning (negativa DEP)1.
Figur 5 visar en simulerad kurva av styrkan upplevs av kisel nanotrådar i anisole. Nanotrådar antas ha en Dielektricitetskonstant om 11,9 och 2,5 x 10-2 till 5 x 10-2 S/m. Anisole konduktiviteten har en Dielektricitetskonstant av 4,33 och ett förmodat ledningsförmåga 2 x 10-6 S/m. Frekvensen med vilken kraft sjunker till noll är olika för olika konduktivitet. Effekten kan användas för att markera olika partiklar baserat deras relativa konduktivitet och Dielektricitetskonstant genom att förändra tillämpad frekvens1,2,24. Högre frekvenser har befunnits Välj nanotrådar med högre ledningsförmåga och en lägre täthet av fällor. Detta val leder till FET enheter med betydligt högre på aktuella per nanotråd och förbättrad sub tröskel lutning1.
Denna effekt beror på vilken typ av elektroder används och lutningsvinkeln av substratet. För forskare som vill justera denna process till deras elektroder, rekommenderar vi att kalibrera den genom att ändra endast en parameter i taget.
Numrera av nanotrådar närvarande i området kanal är också kritisk för att uppnå repeterbara fungerande enheter, eftersom alltför många nanotrådar kommer att resultera i en matta som visas i figur 2 c, vilket kan leda till dålig I-V enheten egenskaper, på grund av nanotrådar screening varandra och minska effekten av fältet gate på kanalen.
För att kontrollera tätheten av nanotrådar, kan den spänning, frekvens och koncentration av formuleringen vara förändrad1. Till exempel för att öka antalet nanotrådar, spänningen ökas, eller koncentrationen av nanotråd formuleringen ökat. Den DEP signalen frekvens är en mycket viktig parameter, som har stark inverkan på kvaliteten på de insamlade nanotrådar, så en minskning av frekvensen inte rekommenderas, om högpresterande nanotråd enheter är att vara förberedd. Det bör också noteras att i vissa fall en hög spänning kan orsaka vissa typer av mycket genomför nanotrådar att smälta19eller bränna kontaktytorna.
Sammanfattningsvis, DEP nanotråd församlingen är en mycket kraftfull teknik, tillsammans med impedans spektroskopi, gör det möjligt för att utvärdera DEP signal frekvenser för insamling av hög kvalitet nanotrådar. Vid hög DEP signal frekvenser, i intervallet 1-20 MHz, identifieras för hög kvalitet Si nanotråd insamling, kan väl-kontrollerbara och reproducerbara nanotråd montering erhållas. I många fall räcker nanotråd montering av tiotals till ett par hundra av nanotrådar per enhet område för demonstration av högpresterande nanotråd transistorer. Metoden är okomplicerad att utvidga till andra typer av nanotrådar och nanomaterial, om varje material undersöks när det gäller dess svar till DEP signal1,2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna bekräfta att det inte finns några intressekonflikter.
Acknowledgments
Författarna vill tacka ESPRC och BAE system för finansiellt stöd, och Prof. Brian A. Korgel och hans grupp för leverans av SFLS vuxit kisel nanotrådar som används i detta arbete.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silicon/silicon dioxide wafer, CZ method growth, 100mm diameter, 300 nm oxide thermal growth, n-doped phosphorus | Si-Mat (Silicon materials) | - | http://si-mat.com/ |
| Acetone (200ml) | Sigma Aldrich | W332615 | - |
| Isopropanol (200ml) | Sigma Aldrich | W292907 | - |
| Deionised water (150ml) | On site supply | - | - |
| Photoresist (A) SF6 PMGI under etch photoresit (approx 1 ml per sample) | Microchem | - | http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf |
| Photoresist (B) S1805 photoresit) (approx 1 ml per sample) | Microchem | - | http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf |
| Photoresist developer Microposit MF319 (100ml) | Microchem | - | http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf |
| Photoresist remover Microposit remover 1165 (300ml (2 baths 150 each)) | Microchem | - | http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf |
References
- Constantinou, M., Rigas, G. P., et al. Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock. ACS Nano. , (2016).
- Constantinou, M., Hoettges, K. F., et al. Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system. App. Phy. Lett. 110 (13), 1-6 (2017).
- Huang, H., Lee, Y. C., Tan, O. K., Zhou, W., Peng, N., Zhang, Q. High sensitivity SnO2 single-nanorod sensors for the detection of H2 gas at low temperature. Nanotech. 20 (11), 115501 (2009).
- Rutherglen, C., Jain, D., Burke, P. Nanotube electronics for radiofrequency applications. Nat. nanotech. 4 (12), 811-819 (2009).
- Kang, M. G., Hwang, D. H., Kim, B. S., Whang, D., Hwang, S. W. RF characterization of germanium nanowire field effect transistors. AIP Conf. Proc. 1399 (2011), 319-320 (2011).
- Collet, M., Salomon, S., et al. Large-scale assembly of single nanowires through capillary-assisted dielectrophoresis. Adv. Mat. 27 (7), 1268-1273 (2015).
- Pethig, R. Dielectrophoresis: Status of the theory, technology, and applications. Biomicrofluidics. 4 (2), (2010).
- Jones, T. B. Electromechanics of particles. (2), Cambridge University Press. (1995).
- El-Ali, J., Sorger, P. K., Jensen, K. F. Cells on chips. Nat. 442 (7101), 403-411 (2006).
- Doh, I., Cho, Y. H. A continuous cell separation chip using hydrodynamic dielectrophoresis (DEP) process. Sensrs. and Actrs, A: Phys. 121 (1), 59-65 (2005).
- Freer, E. M., Grachev, O., Duan, X., Martin, S., Stumbo, D. P. High-yield self-limiting single-nanowire assembly with dielectrophoresis. Nat. nanotech. 5 (7), 525-530 (2010).
- Monica, A. H., Papadakis, S. J., Osiander, R., Paranjape, M. Wafer-level assembly of carbon nanotube networks using dielectrophoresis. Nanotech. 19, 85303 (2008).
- Raychaudhuri, S., Dayeh, S. A., Wang, D., Yu, E. T. Precise semiconductor nanowire placement through dielectrophoresis. Nano Lett. 9 (6), 2260-2266 (2009).
- Schmidt, V., Riel, H., Senz, S., Karg, S., Riess, W., Gösele, U. Realization of a silicon nanowire vertical surround-gate field-effect transistor. Small. 2 (1), 85-88 (2006).
- Hanrath, T., Korgel, B. A. Supercritical fluid-liquid-solid (SFLS) synthesis of Si and Ge nanowires seeded by colloidal metal nanocrystals. Adv. Mat. 15 (5), 437-440 (2003).
- Heitsch, A. T., Akhavan, V. A., Korgel, B. A. Rapid SFLS synthesis of Si nanowires using trisilane with in situ alkyl-amine passivation. Chem. of Mat. 23 (11), 2697-2699 (2011).
- Constantinou, M., Stolojan, V., et al. Interface Passivation and Trap Reduction via a Solution-Based Method for Near-Zero Hysteresis Nanowire Field-Effect Transistors. ACS App. Mat. and Intf. 7 (40), 22115-22120 (2015).
- Kim, T. H., Lee, S. Y., et al. Dielectrophoretic alignment of gallium nitride nanowires (GaN NWs) for use in device applications. Nanotech. 17 (14), 3394-3399 (2006).
- Boote, J., Evans, S. Dielectrophoretic manipulation and electrical characterization of gold nanowires. Nanotech. 16 (9), 1500-1505 (2005).
- Gierhart, B. C., Howitt, D. G., Chen, S. J., Smith, R. L., Collins, S. D. Frequency Dependence of Gold Nanoparticle Superassembly by Dielectrophoresis. Langmuir. 23 (19), 12450-12456 (2007).
- Klaine, S. J., Alvarez, P. J. J., et al. Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects. Environ. tox. and chem. / SETAC. 27 (9), 1825-1851 (2008).
- MicroChemicals Rehydration of Photoresists. , http://www.microchemicals.com/technical_information/photoresist_rehydration.pdf (2013).
- van Tilburg, J. W. W., Algra, R. E., Immink, W. G. G., Verheijen, M., Bakkers, E. P. A. M., Kouwenhoven, L. P. Surface passivated InAs/InP core/shell nanowires. Semicond. Sci. and Tech. 25 (2), 24011 (2010).
- Krupke, R. Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes. Sci. 301 (5631), 344-347 (2003).
