窒化チタン被覆シリコン基板上の金樹状 Nanoforests の成長
Summary
本研究は、窒化チタン/シリコン基板上に金樹状 nanoforests を合成するための実現可能な手順を提示する。金樹状 nanoforests の厚さは、合成反応の15分以内に直線的に増加します。
Abstract
本研究では、シリコン (Si) ウエハ上にフラットでしっかりとした窒化チタン (TiN) 膜をコーティングするために、高出力インパルスのマグネトロンスパッタリングシステムを用いており、金の迅速かつ容易な沈着のためにフッ化物アシスト電位置換反応 (FAGRR) が用いられています。錫/Si 基板上の樹状 nanoforests (Au DNFs)。スズ/Si および Au DNFs/スズ/Si サンプルの走査電子顕微鏡 (SEM) 画像およびエネルギー分散 X 線分光パターンは、合成プロセスが正確に制御されていることを検証します。この試験における反応条件下では、Au DNFs の厚さは、反応の15分以内に5.10 ±0.20 μ m に直線的に増加する。従って、使用された合成のプロシージャは Au の DNFs/錫/Si の複合材料を準備するための簡単で、急速なアプローチである。
Introduction
金ナノ粒子は、ナノ粒子1、2、3、4のサイズおよび形状に応じて、特徴的な光学的特性および局在性表面プラズモン共鳴 (LSPRs) を有する。さらに、金ナノ粒子は、プラズモニック光触媒反応を顕著に増強することができる5。金ナノ粒子を用いた樹状 nanoforests 積層は、その注目すべき比表面積と強い LSPR 強化のためにかなりの注目を受けている6,7,8,9 、10、11、12、13。
錫は非常に硬いセラミック材料であり、熱、化学、および機械的安定性に優れています。錫は特徴的な光学的特性を有しており、可視近赤外光14,15のプラズモニックアプリケーションに使用できます。研究は、スズが Au ナノ構造体16と同様に電磁界拡張を生成できることを示した。銅17または銀18,19,20の塗布用錫基質への堆積が実証されている。しかし、Au/TiN 複合材料を応用した研究はほとんど行われていない。Shiao et al. は最近、photoelectrochemical 細胞21および化学分解22のための Au DNFs/錫複合材料の潜在的応用を示した。
Au は、FAGRR23を用いて錫基材上で合成することができる。スズの Au DNFs の堆積条件は、アプリケーションの性能において非常に重要です。本研究では、錫被覆 Si 基板における Au DNFs の成長について検討する。
Protocol
1. サンプル調製 ハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリングシステムを用いた錫基板製剤 4インチ n 型シリコンウエハを 2 cm x 2 cm のサンプルに切断します。 アセトン、isopropanol、および脱イオン水を使用してサンプルを洗浄してください。 N2スプレーで5分間乾燥させてください。 洗浄した Si サンプルをサンプルホルダに?…
Representative Results
図 1は、Au DNFs/錫/Si 試料調製物の画像を示しています。シリコンウエハは銀白色であった (図 1a)。スズ/Si は金色の黄色であり、均質な表面を有していた (図 1b)、これはシリコンウエハ上の均一スズ被覆を示した。Au DNFs/スズ/Si は、Au DNFs のランダム分布のため、表面には黄色がかった茶色であり、均?…
Discussion
本研究では、FAGRR を用いて TiN/Si 表面に複数の分岐サイズを持つ Au DNFs を装飾した。Au DNFs の堆積は、色の著しい変化によって直接識別することができる。スズ/Si の Au DNFs の厚さは15分以内に5.10 ±0.20 μ m に増加し、この厚さの増加は、次の線形方程式を用いて表現することができます: y = 0.296t + 0.649、ここで時間は1から15分に変化しました。
FAGRR では、金属…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、契約番号のほとんど 105-2221-E-492-003-MY2 とほとんどの 107-2622-E-239-002-CC3 の下で、台湾の科学技術省によって支持されました。
Materials
| Acetone | Dinhaw Enterprise Co. Ltd.,Taipei, Taiwan | ||
| Isopropanol | Echo Chemical Co. Ltd., Miaoli, Taiwan | TG-078-000000-75NL | |
| Buffered Oxide Etch | Uni-onward Corp., Hsinchu, Taiwan | UR-BOE-1EA | |
| Chloroauric Acid | Alfa Aesar., Heysham, United Kingdom | 36400.03 | |
| N-Type Silicon Wafer | Summit-Tech Company, Hsinchu, Taiwan | ||
| High-Power Impulse Magnetron Sputtering System (HiPIMS) | Melec GmbH, Germany | SPIK2000A | |
| Scanning Electron Microscope (SEM) | JEOL, Japan | JSM-7800F | |
| Ion Sputter Coater | Hitachi, Japan | E-1030 | |
| X-Ray Diffractometer (XRD) | PANalytical, The Netherlands | X'Pert PRO MRD |
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Cite This Article
Shiao, M., Zeng, J., Huang, H. J., Liao, B., Tang, Y., Lin, Y. Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates. J. Vis. Exp. (148), e59603, doi:10.3791/59603 (2019).