Name: Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Öğrenin, katalizör tohumları kullanmadan silikon tabanlı platformlarda çinko oksit çubukları kaplamak için aerosol destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemini. Bu teknik düşük sıcaklıklarda ölçeklenebilir üretim sağlar.

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

playerTrialDesktop

Bu eser kısmen İspanyolca Bakanlığı bilim ve yenilik yoluyla Grant TEC2015-74329-JIN-(AEI/FEDER,EU), TEC2016-79898-C6-1-R (AEI/FEDER, EU) ve TEC-2013-48147-C6-6R (AEI/FEDER, EU) tarafından desteklenmiştir. SV SoMoPro II programının, co-ﬁnanced Avrupa Birliği ve Grant 4SGA8678 üzerinden Güney Moravian Region tarafından destek kabul eder. JČ YAPSA, Proje No. sağlanan finansman kabul eder LQ1601 (CEITEC 2020). Bu araştırmanın bir parçası yaptı altı Araştırma Merkezi, CEITEC CEITEC-açık access Projesi yoluyla Grant Milli Eğitim Bakanlığı, gençlik ve spor Çek Cumhuriyeti ve İspanyolca ICTS tarafından finanse edilen LM2011020 altında çekirdek tesislerin altyapıları kullanın Ağ MICRONANOFABS kısmen MINECO tarafından destekleniyor.

Notlar: güvenlik nedeniyle, reaksiyon hücre ve aerosol üreteci bir duman başlık içinde yerleştirilir. Cımbız örnekler üstesinden, etkilenmekten eldiven ve bir önlük ve ortak laboratuvar Emanet uygulamaya istihdam.
 1. Hazırlık yüzeylerde ve Set-up ifade sıcaklık <ol><li>Kes 10 mm x 10 mm (substrat boyutları bizim reaksiyon hücre boyutu için adapte edilmiştir) bir elmas uç katip kullanarak silikon yüzeylerde. Bu deneme için bir ev yapımı paslanmaz çelik silindirik tepki hücre ile bir iç hacim: ~ 7000 mm 3 kullanın (çapı: 30 mm, Yükseklik: 10 mm) için imalat istihdam micromachined Silikon tabanlı platformlar boyutları için uyarlanmış gaz sensörlerin.</li>
	<li>Temiz isopropanol, yüzeylerde deiyonize suyla durulayın ve filmlerin iyi yapışma ve substrat üniforma kaplama emin olmak için azot ile yüzeylerde kurulamam.</li>
	<li>Substrat reaksiyon hücreye yerleştirin. Micromachined Silikon tabanlı platformlar, gaz sensörler imalatı için çıplak silikon yüzeylerde yerine kullanırken, micromachined platformlar tepki yerleştirin ve sonra malzeme alanına büyüme sınırlamak için bir gölge maskesi ile hizalamak faiz.</li>
	<li>Reaksiyon hücre kapatın. Reaksiyon cep kapağını düzgün reaktif tür kaçağı önlemek için kapalı olduğundan emin olun.</li>
	<li>Anahtar-rezistif ısıtıcılar oluşan üzerinde sıcaklık kontrol sistemi entegre substrat ve orantılı-integral-türev (PID) denetleyicisi sıcaklığını hissediyorum bir ısıl tepki hücresiyle.</li>
	<li>400 ° C sıcaklık set ve stabilize etmek için (Bu işlem yaklaşık 30 dakika sürer, ancak tepki cep boyutları ve sıcaklık kontrol sistemi özelliklerine bağlı olarak değişebilir).</li>
</ol> 2. Aerosol üretimi için çözüm hazırlanması <ol><li>50 mg ZnCl 2 vakum tuzak (29/32 ortak, 200 mm Uzunluk, 5 mm hortum barbs) ile donatılmış 100 mL cam şişe ekleyin.</li>
	<li>5 ml etanol ZnCl 2 dağıtılması ve vakum tuzak ile şişe kap. 60 mm şişe ve çözümde batış olmadan alt yukarıda aşağı-boru sonuna oturur emin olun. Gerekirse, cam şişe ve vakum tuzak CVD işlemi sırasında birlikte güvenliğini sağlamak için ortak klipler istihdam.</li>
	<li>Flakon evrensel bir destek için kelepçe. Şişenin dibinde ve aerosol damlacıkları ortalama büyüklüğü 1.6 MHz de çalışır ve ultrasonik atomizer en iyi odak noktası tanışmak yüksekliğini ayarla &#8764; 3 µm.</li>
	<li>Giriş ve egzoz vakum tuzak azot boru ve reaksiyon hücre, sırasıyla, şekil 1 ' deki aerosol destekli CVD sisteminin Basitleştirilmiş şemasında gösterildiği gibi bağlayın.</li>
	<li>Her ifade için Reaktanları taze bir çözüm kullanın.</li>
</ol> 3. CVD işlem <ol><li>CVD işlemine başlamadan önce reaksiyon hücre sıcaklığında kararlı duruma ulaştı doğrulayın.</li>
	<li>200 cm 3 azot akışına ayarlamak / dk ve (akış hızı ayarlı bizim deneylerde kullanılan tepki cep boyutları göre) sistemi üzerinden akışı sağlar. Bir kütle akış denetleyicisi kullanılması sırasında ifade sürekli bir akış sağlamak için önerilir.</li>
	<li>Anahtarı açma aerosol üreteci ve aerosol sabit çinko habercisi içeren çözüm kadar işlemi sırasında tamamen tepki hücreye teslim almak (Bu işlem yaklaşık 120 dk 5 mL çözüm hacmi dikkate alır ve bir akış hızı 200 cm 3 / dk).</li>
	En kısa zamanda çözüm tam reaksiyon hücreye teslim <li>kapanma aerosol üreteci ve reaksiyon hücre aşağı soğutmak için sıcaklık sistemi. Bu arada tüm sistemde akan azot devam.</li>
	Sıcaklığı oda sıcaklığına, düştüğünde <li>azot akışı kapatın, reaksiyon hücreyi açar ve örnekleri kaldırmak. Substrat yüzeyinde, farklı (micromachined Silikon tabanlı platformlar CVD adım sonra benzer bir görünümü görüntülemek) parlak çıplak silikon gofret grimsi bir örtü rengi gösterir. Bu örtü rengi tek sıra halinde ZnO yapıları bu elektron mikroskobu ( Şekil 2) tarayarak gözlenen gibi çubuklar şeklinde varlığı ile ilişkilidir.</li>
</ol>

<ol><li>Kozuka, Y., Tsukazaki, A., Kawasaki, M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4853535">Challenges and opportunities of ZnO-related single crystalline heterostructures.</a> Appl Phys Rev. 1 (1), 011303(2014).</li>
<li>Wang, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Splendid+One-Dimensional+Nanostructures+of+Zinc+Oxide%3A+A+New+Nanomaterial+Family+for+Nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Splendid One-Dimensional Nanostructures of Zinc Oxide: A New Nanomaterial Family for Nanotechnology.</a> ACS Nano. 2 (10), 1987-1992 (2008).</li>
<li>Pal, J., Pal, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Faceted+metal+and+metal+oxide+nanoparticles%3A+design%2C+fabrication+and+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Faceted metal and metal oxide nanoparticles: design, fabrication and catalysis.</a> Nanoscale. 7 (34), 14159-14190 (2015).</li>
<li>Sun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2073-4344/6/12/188">The Applications of Morphology Controlled ZnO in Catalysis.</a> Catalysts. 6 (12), 188(2016).</li>
<li>Vallejos, S., Umek, P., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://www.ingentaconnect.com/content/asp/jnn/2011/00000011/00000009/art00102?crawler=true">AACVD Control parameters for selective deposition of tungsten oxide nanostrucutres.</a> J Nanosci Nanotechnol. 11, 8214-8220 (2011).</li>
<li>Vallejos, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27334232">Aerosol assisted chemical vapour deposition of gas sensitive SnO2and Au-functionalised SnO2nanorods via a non-catalysed vapour solid (VS) mechanism.</a> Sci Rep. 6, 28464(2016).</li>
<li>Hou, X., Choy, K. L. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cvde.200600033/abstract">Processing and Applications of Aerosol-Assisted Chemical Vapor Deposition.</a> Chem Vap Deposition. 12 (10), 583-596 (2006).</li>
<li>Ling, M., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssc.201510047/abstract">Growth mechanism of planar or nanorod structured tungsten oxide thin films deposited via aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD).</a> Phys Status Solidi C. 12 (7), 869-877 (2015).</li>
<li>Vallejos, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO+Rods+with+Exposed+%7B100%7D+Facets+Grown+via+a+Self-Catalyzed+Vapor-Solid+Mechanism+and+Their+Photocatalytic+and+Gas+Sensing+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">ZnO Rods with Exposed {100} Facets Grown via a Self-Catalyzed Vapor-Solid Mechanism and Their Photocatalytic and Gas Sensing Properties.</a> ACS Appl Mater Inter. 8 (48), 33335-33342 (2016).</li>
<li>Srikant, V., Clarke, D. R. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.367375">On the optical band gap of zinc oxide.</a> J Appl Phys. 83 (10), 5447-5451 (1998).</li>
<li>Gogurla, N., Sinha, A. K., Santra, S., Manna, S., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+Au-ZnO+Plasmonic+Nanostructures+for+Enhanced+UV+Photodetector+and+Room+Temperature+NO+Sensing+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Multifunctional Au-ZnO Plasmonic Nanostructures for Enhanced UV Photodetector and Room Temperature NO Sensing Devices.</a> Sci Rep. 4, 6481-6489 (2014).</li>
<li>Sutka, A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/ra/2015/c5ra11910c#!divAbstract">A straightforward and &#34;green&#34; solvothermal synthesis of Al doped zinc oxide plasmonic nanocrystals and piezoresistive elastomer nanocomposite.</a> RSC Advances. 5 (78), 63846-63852 (2015).</li>
<li>Vallejos, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516307870">Chemoresistive micromachined gas sensors based on functionalized metal oxide nanowires: Performance and reliability.</a> Sens Actuator B. 235, 525-534 (2016).</li>
<li>Bhachu, D. S., Sankar, G., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm302913b">Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition of Transparent Conductive Zinc Oxide Films.</a> Chem Mater. 24 (24), 4704-4710 (2012).</li>
<li>Chen, S., Wilson, R. M., Binions, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/TA/c5ta00446b#!divAbstract">Synthesis of highly surface-textured ZnO thin films by aerosol assisted chemical vapour deposition.</a> J Mater Chem. A. 3 (11), 5794-5797 (2015).</li>
<li>Murillo, G., Rodríguez-Ruiz, I., Esteve, J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.cgd.6b00661">Selective Area Growth of High-Quality ZnO Nanosheets Assisted by Patternable AlN Seed Layer for Wafer-Level Integration.</a> Cryst Growth Des. 16 (9), 5059-5066 (2016).</li>
<li>Sosnowchik, B. D., Lin, L., Englander, O. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3304835?journalCode=jap">Localized heating induced chemical vapor deposition for one-dimensional nanostructure synthesis.</a> J Appl Phys. 107 (5), (2010).</li>
<li>Annanouch, F. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400515004098">Localized aerosol-assisted CVD of nanomaterials for the fabrication of monolithic gas sensor microarrays.</a> Sens Actuators, B. 216, 374-383 (2015).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa yoktur

Aerosol destekli CVD yordamı burada silikon fayans 10 mm x 10 mm üzerinde ZnO çubuklar oluşumu için yol ayrıntılı. Bu yordam ölçekli-up kat daha büyük yüzeyler için olabilir; Ancak, reaksiyon hücre hacminde bir artış taşıyıcı akış hızı ve çözüm hacmi gibi parametreleri bir düzelme gerektirecektir dikkat edin. Daha büyük tepki hücreler için Ayrıca sıcaklık gradyanlar içinde belgili tanımlık substrate, daha az 10 ° muhtemelen elde edilen morfolojisi filmin üzerinde güçlü bir etkisi için daha önce gösterildiği gibi sahip c ince geçişlerini nedeniyle kontrol etmek için tavsiye edilir Aerosol destekli CVD tungsten oksit8. Rapor sonuçları çoğaltmak burada, biz iletişim kuralında, aerosol ortalama damlacık boyutu açıklanan daha benzer çalışma frekansı ile ultrasonik bir atomizer kullanılmasını tavsiye ve sırayla film elde edilen morfolojisi etkiledi tarafından Bu parametre7.
Diğer ZnO türleri Morfoloji, tercihan--dan çubuklar, seçici birikimi de habercisi, ifade sıcaklıklarda veya taşıyıcı solvent değiştirerek elde edilebilir. Örneğin, Dietil14 çinko veya asetat15 çinko gibi öncüleri kullanımı diğer morfolojik formları altıgen çubuklar yerine oluşumuna yol kanıtlamıştır. Biz de aerosol destekli CVD sırasında farklı ifade sıcaklıkları kullanımı filmleri, Morfoloji değişimler üretir polikristalin filmleri 400 ° C'den düşük sıcaklıklarda kalın altıgen yapıları itibariyle de oluşumu için izin fark civarında 400 ° C veya bozulmuş ve daha az yoğun yapıları üzerinde yüzey ne zaman 600 ° C'ye ulaşan Benzer şekilde, farklı çözücüler kullanımı filmlerin morfolojisi etkiler ve örneğin, son zamanlarda metanol 400 ° c ifade sıcaklığında kullanımı ile pul gibi Morfoloji, yapıların oluşumu teşvik eder ise kanıtladık aseton aynı sıcaklıkta kullanımı ters koni benzeri yapıları9oluşumu teşvik eder.
Sıcaklık ve taşıyıcı solvent rolü de daha önce diğer metal oksitleri yapıları (örneğin, tungsten oksit5 ve kalay oksit6) aerosol destekli CVD üzerinde fark edildi ve genellikle atfedilen: kimyasal etkileri ifade için etkin tür haline veya homojen (Bu daha büyük olasılıkla metanol ve düşük sıcaklıklarda çürüten aseton gibi solventler için işleme sıcaklıklarda katı parçacıklar oluşturmak için tepki reaktif ara ürün, neden Örneğin, &#60; 500 ° C); ve modülasyon oranları ifade (flux) ve damlacık buharlaşma (etanol gibi solventler için baskın, hangi sıcaklıklarda bizim deneylerde kullanılan reaktif radikal türler oluşturmaz daha büyük olasılıkla budur).
Rapor burada protokol state-of--art microfabrication işlemleri için silikon tabanlı elektronik cihazlar ile uyumludur ve nispeten düşük nedeniyle yüksek ısıya dayanıklı esnek malzemeler içeren işlemleri dahil potansiyeline sahiptir sıcaklıklar yapıların aerosol destekli CVD için. Ancak, gölge kullanımı yapıları, seçici büyümesi için maskeler üzerinde buhar-sıvı-katı mekanizması16numaralı seribaşı yöntemleri dayalı gibi söz etmek önemlidir, belirli üretim süreçlerinde kısıtlamaları olabilir. Öte yandan, burada sunulan sigara katalize yöntemi ile yapıları büyümek için olasılık daha az tekniğinde avantajı olabilir ve metallization yapıları için chip entegrasyon bastı. Ayrıca, ZnO çubuklar sentezi için göreceli düşük sıcaklıklarda da izin verebilir, yerelleştirilmiş ısıtmanın, bu yöntemin kullanılması için bir teknik istihdam gerekli termal çevre buharı-faz Reaktanlarının her iki ayrışma için sınırlamak için ve büyüme Kinetik yapıları önemli ölçüde yüksek sıcaklık (sıcak-duvar) reaktörler17güç tüketimini azaltarak bir microscale bölgesine. Yerelleştirilmiş Isıtma, kullanımı Örneğin, daha önce sigara katalize aerosol destekli CVD tungsten oksit çubuklar18için uygun gösterilmiştir. Kimyasal algılama, photocatalysis, fotonik ve enerji gibi alanlarda ortak ilgi onların kolay entegrasyon farklı substrat ve microfabrication işlemleri için izin, sütunlu ZnO yapıları ile kontrollü morfolojisi, büyüme olduğunu , diğerleri arasında hasat.

ZnO olduğunu bir II - VI yarı iletken bir doğrudan geniş bant boşluk (3.37 eV), büyük exciton bağlama enerji (60 meV), spontan polarizasyon ve elektroniği, Optoelektronik, enerji jeneratörleri, için çekici bir malzeme yapmak piezoelektrik sabitler photocatalysis ve kimyasal algılama. En ilginç işlevleri ZnO, wurtzite kristal yapısını ve onun kutupsal olmayan (örneğin, {100}, {110}) için ilgilidir ve Kutup (örneğin, {001}, {111}) yüzeyler ilişkili belirli yapısal morfolojik formları (Örneğin , çubuklar, piramitler, levha). Morfolojik bu formları kontrolünü sentetik yöntemleri üniforma büyüklük, şekil ve yüzey yapısı1,2,3,4ile iyi tanımlanmış kristalleri üretebilen gerektirir. Bu bağlamda, imalât stratejileri, özellikle buharı fazlı yollara dayalı yeni katkı maddesi (aşağıdan yukarıya sentezi) vardır, endüstriyel çekici ve oluşturma yeteneği sağladıkları gibi potansiyel olarak avantajlı bir sürekli filmlerde oldukça yapılandırılmış toplu iş moduyla yüksek saflıkta ve yüksek throughputs. Bu yolları ZnO oluşumu yapılandırılmış filmleri daha önce ama genellikle katalizör-tohum altın gibi istihdam ve/veya yüksek sıcaklık 900-1300 ° C2 işleme göstermiştir {Wang, 2008 #491} (Bu bazı rahatsız edici olabilir chip entegrasyon için fazladan işlem adımları ve/veya sıcaklık uyumsuzlukları ihtiyaç nedeniyle uydurma işler).
Son zamanlarda, metal oksit yapıları (örneğin, tungsten oksit5veya kalay oksit6), seçmeli birikimi olmadan elde etmek için aerosol destekli CVD inorganik veya organik metal öncüleri, üzerinde dayalı bir buharı fazlı yöntemi kullandık katalizör-tohum ve daha düşük sıcaklıklarda ihtiyacı için geleneksel CVD bildirdi. Bu yöntem atmosfer basıncı çalışır ve geleneksel CVD için; kıyasla daha az uçucu öncüleri kullanabilirsiniz Çözünürlük anahtar habercisi gereksinimi olduğu öncü çözüm bir aerosol formu7tepki bölgesinde teslim edilir. Aerosol destekli CVD yapılandırılmış malzeme ve ince filmler çekirdekleşme ve büyüme Kinetik etkiledi sentez sıcaklık ve konsantrasyon hangi sırayla film8morfolojik şeklinde etkisi reaktif, tarafından. Son zamanlarda, biz ZnO Morfoloji bağımlılık (öncüleri, sıcaklıklar, taşıyıcı solvent ve öncü konsantrasyonları dahil) çeşitli aerosol destekli CVD koşullarına okudu ve yapılandırılmış ZnO ile çubuklar-oluşumu için yolları bulundu, Pul- veya baş aşağı koni gibi türleri Morfoloji, diğerleri arasında9.
Burada, tek sıra halinde ZnO yapılarının çoğunda {100} yüzeyler tarafından oluşan çubuklar şeklinde aerosol destekli CVD için protokol tanıtacağız. Bu iletişim kuralı silikon, silikon bazlı micromachined platformlar, kuvars veya yüksek ısıya dayanıklı polimid Folyolar da dahil olmak üzere çeşitli yüzeyler ile uyumludur. Bu raporda, çıplak silikon gofret ve gaz sensörler imalatı için istihdam micromachined Silikon tabanlı platformlar kaplama odaklanmak. Aerosol destekli ZnO CVD içeren üç işleme adımdan oluşur: yüzeylerde ve set-up ifade sıcaklık, aerosol üretimi ve CVD işlemi için çözüm hazırlama hazırlanması. Bu adımlar aşağıda ayrıntılı ve sistem ana unsurları şekil 1'. görüntülenen gösterilen bir şematik açıklanmaktadır

<table><tbody><tr><td>ZnCl2 %99,999 eser metal bazlı</td><td>Sigma-Aldrich&nbsp;</td><td>229997</td> Ethanol &ge <td>üreticisinden satın alındığı şekliyle kullanılır</td></tr><tr><td>; %96</td> <td>Penta</td><td>71430</td><td>üreticiden satın alındığı şekliyle kullanılır</td></tr><tr><td>Reaksiyon hücresi&nbsp;</td><td>ev yapımı</td><td></td><td>paslanmaz çelik silindirik reaksiyon hücresi (7000 mm 3 , çap: 30 mm, yükseklik: 10 mm) biriktirme sıcaklığına ulaşmak için entegre ısıtıcılar ile donatılmıştır ve bir PID kontrolörü ile donatılmıştır</td></tr><tr><td>Ultrasonik sıvı atomizer</td><td>Johnson Matthey</td><td></td><td>Çalışma frekansı ve sim; 1,6 MHz</td></tr><tr><td>Debimetre</td><td></td><td></td>: <td>Bu adımın daha iyi kontrol edilebilmesi için bir kütle akış kontrol cihazının kullanılması önerilir.&nbsp;</td></tr><tr><td>Azot Linde</td><td>Gaz A.Ş.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silikon gofretler&nbsp; &nbsp;</td><td>Mikro Kimyasallar</td><td></td><td>< 100>, P-tipi, 525 ve mikro; m kalınlığında, parçalara ayrılmış (10 mm ve kez; 10 mm)</td></tr> <tr><td>Cam şişe - 100 ml</td><td></td><td></td><td>29/32 eklem, 200 mm uzunluk</td></tr><tr><td>Vakum kapanı</td><td></td><td></td><td>29/32 bağlantı, 5 mm hortum dikenleri&nbsp;</td></tr><tr><td>Dereceli silindir - 10 ml</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Üniversal destek&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Denge Taramalı Elektron Mikroskobu</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(SEM)</td><td>Tescan</td><td>Mira II LMU</td><td></td></tr><tr><td>X-ışını kırınımı (XRD)</td><td>Taramalı</td> Elektron Mikroskobu (XRD)Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)Taramalı Elektron Mikroskobu<td>Smart Lab 3kW</td><td>Cu K & alpha; radyasyon</td></tr><tr><td>X-ışını Fotoelektron spektroskopisi (XPS)</td><td>Kratos</td><td>AXIS Supra</td><td>Monokromatik&nbsp; K & alfa; radyatör, 300 W emisyon gücü, manyetik lens ve şarj telafisi&nbsp;</td></tr><tr><td>Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM)</td><td>Jeol</td><td>JEM 2100F</td><td>, Schottky katot kullanılarak 200kV'da çalıştırıldı ve EDX ile donatıldı.</td></tr></tbody></table>

aerosol destekli kimyasal buhar biriktirme metal oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Tek sıra halinde çinko oksit (ZnO) yapıları çubuklar veya tel şeklinde daha önce farklı sıvı veya buharı aşama yolları tarafından sentez iken, onların yüksek üretim ve/veya kullanımı nedeniyle microfabrication teknolojileri ile uyumsuzluk mal önceden yatırılan katalizör-tohum ve/veya yüksek işleme civarında 900 ° C, bu yöntemler yaygın bir kullanımı için bir dezavantajı temsil eder. Burada, ancak, ZnO çubuklar ile Çinko Klorür (ZnCl2) ile 400 ° C'de bir aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme (CVD) yöntemini kullanarak etkin bir sigara katalize buharı gibi sağlam mekanizması sentezi olarak etanol ve habercisi olarak raporu taşıyıcı solvent. Bu yöntem tek adım oluşumu ZnO çubuklar ve silikon, silikon bazlı micromachined platformlar, kuvars veya yüksek ısıya dayanıklı polimerler dahil olmak üzere çeşitli alt türleri ile doğrudan kendi entegrasyon imkanı sağlar. Bu potansiyel olarak büyük ölçekli, cihaz üretimi için state-of--art microfabrication işlemleri ile uyumluluk nedeniyle, bu yöntem kullanımını kolaylaştırır. Bu rapor Ayrıca bu yapılar (örneğin, Morfoloji, kristal faz, optik grup boşluk, kimyasal bileşimi, elektriksel direnç) özelliklerini açıklar ve işlevselliği karbon monoksit doğru algılama, gaz doğrular.

Etanol içinde çözünmüş aerosol destekli CVD ZnCl2 (nispeten kolayca mekanik çizikler) çıplak silikon gofret grimsi düzgün ve yapışık filmleri oluşumuna yol açar. Tarama elektron mikroskobu (SEM) 8.000 X büyütme yukarıda kullanarak Filmler karakterizasyonu yarı hizalanmış altıgen şekilli ZnO çubuklar ∼1, 600 ve çapları ∼380 NM (şekil 2) uzunlukları ile görüntüler. Ayar noktası ısı veya sıcaklık degradeler CVD sırasında yüzey boyunca varlığı büyük hataları devrilmesinden sonra diğer ZnO türleri Morfoloji ()şekil 3neden olabilir) ya da Filmler üniform olmayan yapıları ile. Buna ek olarak, düzensiz veya yapışık olmayan kaplamalar kısmen düşük sıcaklık kontrolü, akışı yanlış ayarlama ve/veya bu protokol için belirtilenden farklı taşıyıcı solvent kullanımı için ilgili olabilir.
Çubuklar x-ışını kırınım (XRD) analizini gösterir bir Altıgen ZnO faz ile ilişkili kırınım desenleri (P63mc alan grubunda, bir 3.2490 Å, b = 3.2490 = Å ve c 5.2050 = Å; ICCD kart No 5-0664). Bu desenleri 34.34 ° 2θ, diğer yedi düşük yoğunluklu kırınım doruklarına 31,75, 36,25, 47.54, 56.55, 62.87, 67.92, birlikte altıgen ZnO faz (002) boyutunda karşılık gelen ve 72,61 ° 2θ, karşılık gelen bir yüksek yoğunluklu kırınım tepe görüntüler (100) (101) (102) (110) (103) (201) ve (004) altıgen ZnO aşaması, sırasıyla uçakları. Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (TEM) tarafından çubuklar karakterizasyonu gösterir işaretlenmiş düzlemsel aralığı (0,26 nm) (002) uçak iç kafes ile tutarlı (d 0.26025 = nm) XRD tarafından tanımlanan altıgen ZnO aşaması. Enerji dağıtıcı x-ışını (EDX) spektroskopisi (Cl:Zn 0,05 at.% için bulundu) nispeten düşük klor bulaşma ile Zn varlığını gösterir.
Çubuklar aracılığıyla diffüz yansıma ölçümleri filmlerin optik bandgap tahmini 3.2 eV, ZnO10edebiyat değerleri ile tutarlı bir optik bandgap gösterir. X-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) kullanarak filmlerin analiz Zn 2 p1/2 ile karakterizedir ve Zn 2 p3/2 çekirdek düzeyi doruklarına spectra 1,045 ve 1.022 eV, sırasıyla tutarlı Bu daha önce ZnO11,12için görülmektedir.
Yol üzerinde bir gölge maskesi tarafından tanımlanan algılama etkin alan (400 x 400 µm2), sınırlı sütunlar halinde ZnO başlıkların doğrudan entegrasyon algılama gaz yönelik Silikon tabanlı micromachined platformlarda bu Protokolü'nün kullanılmasına. Filmlerin elektriksel direnç kΩ (∼ 100 kΩ) oda sıcaklığında interdigitated elektrotları kullanarak ölçülen sırasına göre micromachined Silikon tabanlı platformlar entegre edilmiştir. Şekil 4 dört micromachined gaz sensörler aerosol destekli CVD çubuklar üzerinde dayalı bir dizi resmini görüntüler. Özellikleri ve imalat süreci platformları olmuştur micromachined için daha önce açıklanan13. Bu microsystems (sürekli gaz akışı test odası13kullanarak) kaydedilen en fazla yanıt ile karbon monoksit, göreceli düşük konsantrasyonlarda için hassas ne zaman sensörler rezistif microheaters kullanarak 360 ° C'de ameliyat entegre Sistem (şekil 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig1.jpg"> 
Şekil 1: Şematik CVD Aerosol destekli sistem.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig2.jpg"> 
Şekil 2: Üst (A) ve kesit (B) SEM görüntüleri Aerosol destekli CVD yatırılır ZnO çubuklar. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig3.jpg"> 
Şekil 3: Kesitsel SEM görüntüleri ZnO CVD 300 (A), 400 (B), (C) 500 ve 600 ° C (D) Aerosol destekli üzerinden yatırılır. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig4.jpg"> 
Şekil 4: Silikon bazlı Micromachined Platform 4 ile Microsensors bir TO8-paket (A) monte ve bir Microsensor (B) ve ZnO çubuklar ayrıntılı görünümünü bir elektrot (C) kenarında yatırılır. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig5.jpg"> 
Şekil 5 : Elektriksel direnç değişiklikleri çeşitli konsantrasyonları (25, 20, 10 ve 5 ppm) karbon monoksit doğru ZnO başlıkların. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Tek sıra halinde çinko oksit yapıları çubuklar şeklinde önceden yatırılan katalizör-tohum parçacıklar kullanmadan aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme sentezlenmiş. Bu yöntem ölçeklenebilir ve silikon, kuvars veya polimerler dayanarak çeşitli yüzeyler ile uyumlu değildir.

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Bu prosedürün genel amacı, sütunlu metal oksit yapılarının büyümesini teşvik etmek için katalizör tohumları kullanan diğer son teknoloji yöntemlerin aksine, önceden biriktirilmiş katalizör tohumları kullanmadan silikon veya silikon bazlı mikro makine platformlarında çinko oksit çubukları kaplamaktır. Burada sunulan metal, önceden biriktirilmiş katalizör tohumları kullanılmadan bilinen bir katalizör buharı katı mekanisti aracılığıyla tek yan çubukların aerosol destekli kimyasal buhar biriktirmesine izin verir. Bu metal, daha önce bildirilen kimyasal buhar biriktirme metallerinden daha düşük işlem sıcaklıkları kullandığından ve silikon, kuvars ve polimerler gibi çeşitli substratlarla stabilite ve uyumluluk sunduğundan dezavantajlıdır.Bu işleme başlamak için, izopropanol içinde 10 x 10 milimetrelik bir silikon substratı temizleyin ve deiyonize su ile durulayın. Filmin iyi yapışmasını ve alt tabakanın düzgün bir şekilde kaplanmasını sağlamak için alt tabakayı nitrojen ile kurutun. Alt tabakayı, gaz sensörlerinin imalatı için kullanılan silikon bazlı mikro işlenmiş platformların boyutlarına uyarlanmış, yaklaşık 7000 milimetre küp iç hacme sahip ev yapımı paslanmaz çelik silindirik bir reaksiyon hücresine yerleştirin.Silikon bazlı mikro işlenmiş platformları reaksiyon hücresine yerleştirin ve malzemenin büyümesini ilgilenilen alanla sınırlamak için gölge maskesi ile hizalayın. Reaktif türlerin sızmasını önlemek için kapağın düzgün şekilde kapatıldığından emin olarak reaksiyon hücresini kapatın. Ardından, reaksiyon hücresi ile entegre edilmiş dirençli ısıtıcılardan, alt tabakanın sıcaklığını algılamak için bir termokupldan ve orantılı bir integral türev kontrolöründen oluşan sıcaklık kontrol sistemini açın.Sıcaklığı 400 santigrat dereceye ayarlayın ve yaklaşık 30 dakika stabilize olmasına izin verin. 50 miligram çinko klorür ekleyin. Ve 100 mililitrelik bir cam şişeye 5 mililitre etanol.Çözelti homojen hale geldiğinde, şişeyi bir cam bağlantı klipsi kullanarak bir vakum kapanına sabitleyin ve iniş borusu ucunun şişenin tabanının 60 milimetre yukarısına oturduğundan ve çözeltiye batırılmadığından emin olun. Şimdi şişeyi evrensel bir desteğe kelepçeleyin. Desteğin yüksekliğini, şişenin alt kısmını ve 1.6 megahertz'de çalışan ve yaklaşık üç mikrometrelik bir ortalama aerosol damlacık boyutu sağlayan bir ultrasonik atomizörün optimum odak noktasını karşılayacak şekilde ayarlayın.Ardından, vakum kapanının girişini ve egzozunu sırasıyla reaksiyon hücresindeki nitrojen borusuna bağlayın. Kimyasal buhar biriktirme işlemine başlamadan önce, reaksiyon hücresindeki sıcaklığın sabit duruma ulaştığını doğrulayın. Bir kütle akış kontrolörü kullanarak nitrojen akışını dakikada 200 santimetre küp olacak şekilde ayarlayın ve sistemden akmasına izin verin.Aerosol üretecini açın ve çinko öncüsünü içeren çözelti tamamen reaksiyon hücresine verilene kadar işlem sırasında aerosolü sabit tutun. Çözelti reaksiyon hücresine tam olarak iletilir iletilmez, reaksiyon hücresini soğutmak için sıcaklık kontrol sistemindeki aerosol jeneratörünü kapatın. Sıcaklık oda sıcaklığına düştüğünde, nitrojen akışını durdurun ve reaksiyon hücresini açın, ardından sütunlu çinko oksit yapılarının varlığı ile ilişkili yüzeyde grimsi mat bir renge sahip olan numuneyi çıkarın.Çinko klorürün aerosol destekli kimyasal buhar birikimi, çıplak silikon gofretler üzerindeki yapışkan filmlerde grimsi üniforma oluşumuna yol açar. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, sırasıyla yaklaşık 1.600 nanometre ve 380 nanometre uzunluk ve çapa sahip yarı hizalanmış altıgen şekilli çinko oksit çubukları göstermektedir. Ayar noktası sıcaklığındaki büyük hatalar veya kimyasal buhar biriktirme sırasında substrat boyunca sıcaklık gradyanlarının varlığı, diğer çinko oksit morfolojilerinin veya düzgün olmayan yapılara sahip filmlerin birikmesine neden olabilir.Çubukların X-ışını kırınım analizi, altıgen bir çinko oksit fazı ile ilişkili kırınım modellerini gösterir. Çubukların yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu ile karakterizasyonu, XRD tarafından tanımlanan altıgen çinko oksit fazının 002 düzleminin iç kafesi ile tutarlı olarak işaretlenmiş planya aralığını gösterir. Enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi, nispeten düşük klor kirliliğine sahip çinkonun varlığını gösterir.Aerosol destekli kimyasal buhar biriktirme çubuklarına dayalı dört mikro makine gaz sensörü dizisi burada gösterilmektedir. Bu mikro sistemler, nispeten düşük karbon monoksit konsantrasyonlarına karşı hassastır ve sensörler, sisteme entegre edilmiş dirençli mikro ısıtıcılar kullanılarak 360 santigrat derecede çalıştırıldığında kaydedilen maksimum tepkilerdir. Bu videoyu izledikten sonra, önceden depolanmış katalizör tohumları kullanmadan farklı yüzeylerde tek taraflı çubukların nasıl yetiştirileceğini iyi anlamış olmalısınız.Bir kez ustalaştıktan sonra, sistem ve parametreler düzgün bir şekilde yeniden ölçeklendirilirse bu teknik daha büyük yüzeylere ölçeklendirilebilir. Bu prosedürü takiben, bunlar dışındaki tek taraflı morfolojilerin seçilen birikimi, biriktirme sıcaklığı, öncüler ve taşıyıcı çözücü değiştirilerek de elde edilebilir. Bu prosedür, silikon bazlı elektronik cihazlar için son teknoloji mikro fabrikasyon prosesi ile uyumludur ve yapıların aerosol destekli kimyasal buhar biriktirmesi için nispeten düşük sıcaklıklar nedeniyle yüksek ısıya dayanıklı esnek malzemeleri içeren prosese dahil edilme potansiyeline sahiptir.

aerosol-assisted-chemical-vapor-deposition-metal-oxide-structures

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Biz bir arka plan gaz varlığında nanosaniye Pulsed Lazer Biriktirme (PLD) tarafından nanoyapılı oksit ince filmlerin yatırmak için deneysel yöntem açıklanmaktadır. Al katkılı ZnO (AZO) filmleri bu yöntemi kullanarak, kompakt hiyerarşik nano ağacı ormanları olarak yapılandırılmıştır için tevdi edilebilir.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Nanoporlarda şablonlu elektrodepozisyon yoluyla segmentli ve koaksiyel nanotellerin hazırlanması için prosedürler özetlenmiştir. Örnek olarak, Ag ve ZnO segmentlerinden oluşan segmentli nanoteller ve birTiO2 kabuğu ve bir Ag çekirdeğinden oluşan koaksiyel nanoteller yapılmıştır. Nanoteller fotokatalitik hidrojen oluşum deneylerinde kullanıldı.

Hazırlık ve foto Aktif Bölümlü Ag Kullanım | ZnO ve Koaksiyel TiO<sub&gt; 2</subTemplated elektrodepozisyon tarafından yapılmıştır&gt;-Ag Nanoteller

Plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme ile yüksek c ekseni (0002) ZnO ince filmi doğrudan sentezlemek için bir yöntem sunduk. Pt interdigitated elektrot ile birleştirilmiş sentezlenmiş ZnO ince film, ultraviyole fotodetektör için algılama katmanı olarak kullanıldı ve iyi duyarlılığı ve güvenilirliğinin bir kombinasyonu sayesinde yüksek bir performans gösterdi.

Sentezi ve Plazma ile yüksek c-ekseni ZnO İnce Film Karakterizasyonu CVD Sistemi ve UV Fotodetektör Uygulaması Enhanced

Duran epitaksiyel çift heteroyapı elde etmek için Bir adım fabrikasyon yöntemi sunulmaktadır. Bu yaklaşım, artmış bir çıkış elektrik performansı ile piezoelektrik nanogenerator yol epitaksiyel tek heteroyapıların göre daha yüksek bir sayı yoğunluğuna sahip ZnO kapsama elde edebiliriz.

Ön ısıtma Hidrotermal kullanarak Piezoelektrik Nanogenerator için ZnO Nanorod / Grafen / ZnO Nanorod Epitaksiyel çift heteroyapı hazırlanması

Burada sentezlenmesi için bir protokol mevcut Zn 1-x Mg x O / Cu bakır oksit Zn 1-x Mg x O atmosferik basınç mekansal atomik tabaka biriktirme (AP-sald) üzerinden düşük sıcaklıkta açık havada 2 O heterokavşaklar. Böyle yüksek kaliteli konformal metal oksitler bu ucuz ve ölçeklenebilir bir yöntemle plastik gibi metal yüzeylere çeşitli yetiştirilebilir.

Cu geliştirilmiş Heterojonksiyonlar Kalite<sub&gt; 2</sub&gt; Depolar Atmosfer Basıncı Mekansal Atom Katman Optimizasyonu ile Güneş Pilleri O tabanlı<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; X</sub&gt; O

Burada, CdSSe dalları dikey olarak hizalanmış ZnO nanotellerin yetiştirilen yeni ağaç benzeri hiyerarşik ZnO / CdSSe nano hazırlamak ve karakterize eder. Ortaya çıkan nanotrees güneş enerjisi dönüşüm ve diğer opto-elektronik cihazlar için potansiyel bir malzemedir.

Hiyerarşik ZnO / CdSSe Heteroyapı Nanotrees sentezi

Bu el yazması, tasarım ve verimli ters SMPV1:PC71BM güneş hücreleri bir yüksek kaliteli Al-katkılı ZnO (AZO) tohum katman üzerinde yetiştirilen ZnO nanorods (NRs) ile imal açıklar. İyi hizalanmış dikey odaklı ZnO NRs sergi yüksek kristal özellikleri. Güç dönüşüm verimliliği güneş hücreleri %6,01 ulaşabilirsiniz.

İyi hizalanmış dikey odaklı ZnO Nanorod diziler ve kendi uygulama içinde ters küçük molekül güneş hücreleri

Yüksek kaliteli Schottky kişiler kazanma verimli kapısı modülasyon heterostructure alan etkili transistörler (HFETs) içinde ulaşmak için şarttır. Biz imalat metodolojisi ve GaN şablonları temel moleküler ışın plazma destekli epitaxy tarafından yetiştirilen Schottky diyotlar Zn-kutup BeMgZnO/ZnO heterostructures yüksek yoğunluklu iki boyutlu elektron gaz (2DEG), ile üzerinde özellikleri mevcut.

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

İkiz kristal yapılı fotokatalizör ile görünür ışığa duyarlı ZnCoS/ZnCdS'yi hazırlamak için bir sentez tekniği veH2 evrimi ve benzaldehit üretiminde fotokatalitik aktivitesi ve seçiciliğinin fotoredoks reaksiyonu test tekniği sunulmaktadır.

Enerji Uygulamalarında Çok Fonksiyonlu Redoks Fotokatalizi için İkiz Kristal Yapılı ZnCoS/ZnCdS'nin Sentezi ve Performans Değerlendirmeleri

Öğrenin, katalizör tohumları kullanmadan silikon tabanlı platformlarda çinko oksit çubukları kaplamak için aerosol destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemini. Bu teknik düşük sıcaklıklarda ölçeklenebilir üretim sağlar.

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Daha fazla video keşfet