Research is carried out at the Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory, which is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-SC0012704.

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. قد يكون النانوية مخاطر إضافية مقارنة مع نظرائهم الأكبر. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند التعامل مع ركائز المغطاة المواد متناهية الصغر، بما في ذلك استخدام ضوابط هندسية (هود الدخان)، ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، معطف المختبر، وطول السراويل كاملة مغلقة اصبع القدم أحذية). 1. العمل التحضيرية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد نظام ترسيب البخار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيس غرفة ترسب للضغط الغلاف الجوي وفتح غرفة. ويتم التنفيس عن طريق الضغط على زر &quot;ابدأ PC التنفيس&quot; على واجهة برنامج حاسوبي لمراقبة، والتي تبدأ تلقائيا التسلسل الذي تنفيس غرفة للضغط الغلاف الجوي. على الوصول إلى ضغط جوي فتح غرفة عن طريق سحب الباب الوصول إلى الجبهة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل قارب التنغستن التبخر (الألومينا المغلفة) بين زوج من الأقطاب الكهربائية التبخر الحرارية. ضع 1الكريات ز البزموت إلى القارب التبخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل هدفا الفاناديوم الاخرق لمصدر المغناطيسية الاخرق. الرجوع إلى الخطوة 1.1.4) لنظام الترسيب التي ليست مجهزة مصدر الاخرق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (اختياري، لنظام الترسيب التي ليست مجهزة مصدر الاخرق) جبل قارب التنغستن تبخر بين زوج من الأقطاب الكهربائية التبخر الحرارية. ضع 0.5 غرام الرخويات الفاناديوم إلى القارب التبخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال موصلات مصغرة الموز (اثنان لأغراض التدفئة / التبريد السلطة واثنان لمسبار درجة الحرارة) وحدة تحكم في درجة الحرارة حلقة مغلقة إلى feedthrough الكهربائي للنظام الترسيب. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد ركائز النمو ملاحظة: تشكيل أسلاك البزموت غير حساس لالركيزة النمو في الاختيار. وقد تم الحصول على نتائج مماثلة من شريحة زجاجية، رقاقة السيليكون، أو الصفائح المعدنية. فمن المستحسن من قبل المؤلفين أن الركيزة يجب تنظيف مسبق فورا إلى بخارعملية الترسيب، من أجل تحقيق التصاق الثابت للunderlayer الفاناديوم. مختلف تقنيات التنظيف الركيزة، بما في ذلك التنظيف البلازما والتنظيف الكيميائي الرطب، ويمكن تطبيقها وتؤدي إلى نتائج مماثلة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف ركائز النمو من خلال البلازما الأكسجين <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع ركائز النمو في نظافة البلازما وضخ الغرفة، عن طريق الضغط على &quot;VAC ON&quot; زر، لضغط قاعدتها من 10 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح صمام غاز الأكسجين وإدخال غاز الأكسجين إلى غرفة عن طريق الضغط على &quot;GAS ON&quot; الموجود على اللوحة الأمامية وضبط معدل التدفق عن طريق الضغط على &quot;INCR&quot; و &quot;DECR&quot; أزرار للتحكم في معدل تدفق الغاز للحفاظ على ضغط الغرفة من حوالي 100 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين سلطة البلازما في 20 W عن طريق الضغط على &quot;INCR&quot; وأزرار &quot;DECR&quot; للسيطرة على السلطة وإشعال البلازما عن طريق الضغط على &quot;RF ON&quot; زر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار لمدة 5 دقائق قبل إيقاف البلازما عن طريق الضغط على &quot;؛ RF ON &quot;. زر تنفيس الغرفة عن طريق الضغط على زر&quot; تنزف &quot;واسترداد ركائز. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف ركائز النمو من خلال طريقة الكيميائي الرطب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج ركائز النمو في الأسيتون الواردة في كوب. ضع الكأس إلى ultrasonicator ويصوتن لمدة 2 دقيقة على أقصى قدر من السلطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة ركائز من كوب وشطف لهم مع تيار من الكحول المطلق من زجاجة غسل لمدة 30 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجفيف ركائز في تيار من غاز النيتروجين. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الركيزة التحميل ونظام ترسب الضخ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل الجمعية التحكم في درجة الحرارة الركيزة لصاحب الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام مقاطع الربيع لتركيب ركائز النمو على رأس بلتيير التجمع برودة / سخان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل حامل الركيزة تجميعها بشكل كامل في غرفة ترسيب البخار، مع ركائز التي تواجه مصادر الترسيب. ربط feedthroughs الكهربائية لبلتيير برودة / التجمع سخان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق مصراع الركيزة لتجنب ترسب غير مقصود إلى الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء ضخ أسفل غرفة الترسيب. ويتم ضخ عن طريق الضغط على زر &quot;ابدأ PC الضخ&quot; على واجهة البرنامج التحكم، والذي يبدأ تلقائيا تسلسل التي تضخ في غرفة لضغط قاعدتها. </li></ol></li></ol> 2. نمو البزموت الأسلاك المتناهية الصغر ملاحظة: هذه التجربة لا يتحرك إلى الخطوة التالية حتى وصلت الى ضغط قاعدة للغرفة ترسب 2 × 10 -6 عربة أو أقل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترسب underlayer الفاناديوم ملاحظة: يتم تحقيق أفضل استنساخ التجربة عندما يترسب underlayer الفاناديوم من طريقة المغنطرون الاخرق. في حالة عدم وجود مصدر الاخرق، استنساخ عالية ويمكن أيضا لا يزال يتحقق من خلال إيداع underlayer الفاناديوم باستخدام طريقة التبخير الحراري، شريطة أن يكون نظام ترسب هكتارسا انخفاض ضغط قاعدة (≤ 5 × 10 -7 عربة). الرجوع إلى الخطوة 3.1.2 للحصول على التفاصيل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الفاناديوم ترسب مع مصدر المغنطرون الاخرق. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء تدفق الأرجون في مصدر الاخرق. ضبط معدل تدفق إلى 40 SCCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط معدل ثورة مضخة turbomolecular للضغط الغرفة 2.5 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حين أن الغرفة هو الوصول تدريجيا ضغوطها حالة مستقرة، تعيين عوامل المعايرة سمك إلى QCM. لالفاناديوم، والكثافة 5.96 جم / سم 3 وعامل Z هو 0.530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مصدر الاخرق DC وتعيين السلطة في 200-250 دبليو لنظام ترسب تشغيلها من قبل المؤلفين، ومعدل ترسب حوالي 0.4 A / ثانية في هذه السلطة. دون فتح مصراع الركيزة، والحفاظ على مصدر تشغيل لمدة 2 دقيقة. ملاحظة: من خلال هذه الخطوة إزالة أكسيد الأصلي على مصدر الفاناديوم، وتعريض سطح الفاناديوم الطازجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح مصراع الركيزة لبدء depositio الفاناديومن. في هذه الأثناء، إعادة تعيين سمك المتراكمة من QCM إلى الصفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل ترسب حتى تراكمت لسمك واضحا من 20 نانومتر، في القراءة QCM. إغلاق مصراع الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنخفض تدريجيا قوة تفل إلى الصفر. تحويل مصدر خارج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اغلاق تدفق الأرجون. عودة ضخ turbomolecular لقوتها الكاملة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (اختياري، لنظام الترسيب التي ليست مجهزة مصدر الاخرق) الفاناديوم ترسب مع مصدر التبخير الحراري. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بسبب نقطة انصهار عالية من الفاناديوم (1910 ° C) واستعدادها للأكسدة، فمن المستحسن أن التبخر الحراري التي ستجرى عند ضغط قاعدة 5 × 10 -7 عربة أو أقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين عوامل المعايرة سمك إلى QCM. لالفاناديوم، والكثافة 5.96 جم / سم 3 وعامل Z هو 0.530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على امدادات الطاقة الحرارية التبخر إلى مصدر الفاناديوم.زيادة ببطء التدفئة السلطة إلى القارب التنغستن حتى تذوب الرخويات الفاناديوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع الإبقاء على مصراع الركيزة مغلقة، وزيادة ببطء السلطة التسخين حتى نسبة ترسب 2 Å / ثانية يتحقق، في القراءة QCM. فتح مصراع الركيزة لبدء ترسب الفاناديوم. في هذه الأثناء، إعادة تعيين سمك المتراكمة من QCM إلى الصفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل ترسب حتى تراكمت لسمك واضحا من 50 نانومتر. إغلاق مصراع الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنخفض تدريجيا قوة التبخر الحرارية إلى الصفر. تحويل مصدر خارج. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترسب أسلاك البزموت <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لترسب البزموت في درجة حرارة فوق أو تحت RT، تعيين القيمة المطلوبة للتحكم في درجة الحرارة. انتظر حتى يتم الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين عوامل المعايرة سمك إلى QCM. لالبزموت، والكثافة 9.78 جم / سم 3 وعامل Z هو 0.790. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على قوة التبخر الحرارية سوبتقديم طلب إلى مصدر البزموت. زيادة ببطء التدفئة السلطة إلى القارب التنغستن حتى معدل ترسب 2 Å / ثانية يتحقق، في القراءة QCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح مصراع الركيزة لبدء ترسب البزموت. في هذه الأثناء، إعادة تعيين سمك المتراكمة من QCM إلى الصفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل ترسب حتى تراكمت لسمك واضحا من 50 نانومتر. إغلاق مصراع الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنخفض تدريجيا قوة التبخر الحرارية إلى الصفر. تحويل مصدر خارج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف إمدادات الطاقة إلى الحرارية الكهربائية برودة / سخان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيس غرفة ترسب للضغط الغلاف الجوي وفتح غرفة. استرداد حامل الركيزة وجمع أسلاك البزموت ركائز مغطاة. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+and+physics+in+one+dimension:+Synthesis+and+properties+of+nanowires+and+nanotubes.">Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).</li><li>Akimov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Thurn-Albrecht, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh-density+nanowire+arrays+grown+in+self-assembled+diblock+copolymer+templates.">Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates.</a> Science. 290, 2126-2129 (2000).</li><li>Xia, Y. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-dimensional+nanostructures:+Synthesis,+characterization,+and+applications.">One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications.</a> Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).</li><li>Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nanowire+superlattice+structures+for+nanoscale+photonics+and+electronics.">Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics.</a> Nature. 415, 617-620 (2002).</li><li>Yang, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+growth+of+ZnO+nanowires+and+their+optical+properties.">Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties.</a> Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).</li><li>Allen, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+detection+of+Au+catalyst+atoms+in+Si+nanowires.">High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires.</a> Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).</li><li>Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+thermoelectric+transport+properties+of+cylindrical+Bi+nanowires.">Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires.</a> Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).</li><li>Isaacson, R. T., Williams, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alfv&#233;n-Wave+propagation+in+solid-state+plasmas.+III.+Quantum+oscillations+of+the+Fermi+surface+of+bismuth.">Alfv&#233;n-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth.</a> Phys Rev. 185, 682-688 (1969).</li><li>Sandomirskii, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+size+effect+in+a+semimetal+film.">Quantum size effect in a semimetal film.</a> Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).</li><li>Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+confinement+and+surface-state+effects+in+bismuth+nanowires.">Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires.</a> Physica E. 37, 194-199 (2007).</li><li>Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+absorption+in+bismuth+nanowires+resulting+from+quantum+confinement.">Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement.</a> Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).</li><li>Hofmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surfaces+of+bismuth:+Structural+and+electronic+properties.">The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties.</a> Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).</li><li>Huber, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confinement+effects+and+surface-induced+charge+carriers+in+Bi+quantum+wires.">Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires.</a> Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).</li><li>Huber, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+state+band+mobility+and+thermopower+in+semiconducting+bismuth+nanowires.">Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires.</a> Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).</li><li>Dresselhaus, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 23, 129-140 (2003).</li><li>Cheng, Y. -. T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-induced+growth+of+bismuth+nanowires.">Stress-induced growth of bismuth nanowires.</a> Appl Phys Lett. 81, 3248-3250 (2002).</li><li>Volobuev, V. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+of+Bi+nanowire+growth+from+Bi/Co+immiscible+composite+thin+films.">The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films.</a> J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).</li><li>Shim, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-film+formation+of+Bi+nanowires+with+extraordinary+electron+mobility.">On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility.</a> Nano Lett. 9, 18-22 (2009).</li><li>Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+Mo+and+W+into+nanostructured+BiVO4+films+for+efficient+photoelectrochemical+water+oxidation.">Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).</li><li>Liu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Energy+Induced+Formation+of+Single+Crystalline+Bismuth+Nanowires+over+Vanadium+Thin+Film+at+Room+Temperature.">Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature.</a> Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

نمو الأسلاك النانوية البزموت هو أن تجرى في نظام ترسيب البخار المادي مع اثنين على الأقل من مصادر ترسب، واحدة للالبزموت وآخر للالفاناديوم. فمن المستحسن أن أحد المصادر هو مصدر الاخرق المغنطرون، لترسب الفاناديوم. ويتحقق فراغ عالية من مضخات turbomolecular مدعومة مضخة التمرير ا...

أسلاك تحصر نقل حاملات الشحنة وأشباه الجسيمات الأخرى، مثل الفوتونات والبلازمونات في بعد واحد. وفقا لذلك، أسلاك عادة ما تظهر خواص كهربائية أو مغناطيسية أو ضوئية وكيماوية جديدة، التي تمنح لهم إمكانات لا نهائية تقريبا للتطبيقات في مجال الإلكترونيات والضوئيات، والتقنيات متناهية الصغر / النانو الحيوية الطبية والبيئية والمتعلقة بالطاقة. 1،2 خلال العقدين الماضيين، عددا وقد وضعت نهج من أسفل إلى أعلى من أعلى إلى أسفل والتوليف مجموعة واسعة من المعادن ذات جودة عالية أو أسلاك أشباه الموصلات في نطاق المختبر. 3-6 وعلى الرغم من هذه التطورات، يعتمد كل نهج على بعض الخصائص الفريدة للمنتج النهائي لنجاحها. على سبيل المثال، بخار السائل الصلبة (VLS) طريقة شعبية هو أفضل لائقا للمواد أشباه الموصلات التي لها نقطة انصهار أعلى وتشكيل سبائك سهل الانصهار مع &quot;بذور&quot; الحفازة الموافق 7 ونتيجة لذلك، والتوليف من أسلاك متناهية الصغرمواد ذات أهمية خاصة قد لا تكون مشمولة التقنيات الحالية. ونتيجة لsemimetal مع قليل التداخل غير المباشر الفرقة (-38 إلكترون فولت في 0 K) وحاملات الشحنة الخفيفة على نحو غير عادي، البزموت هو أحد الأمثلة على ذلك. المادة سلوك مختلفة جذريا في خفض البعد بالمقارنة مع حجمها، والحبس الكم يمكن أن يتحول أسلاك البزموت أو الأغشية الرقيقة إلى ضيق الفجوة الفرقة أشباه الموصلات. 8-12 وفي هذه الأثناء، سطح أشكال البزموت معدن شبه ثنائي الأبعاد هذا هو أكثر بكثير معدنية من حجمها. 13،14 وقد تبين أن سطح البزموت يحقق حراكا الإلكترون من 2 × 10 4 سم 2 V -1 ثانية -1 ويساهم بقوة لقوتها الحرارية في شكل أسلاك متناهية الصغر. و15 هذا، هناك مصالح كبيرة على دراسة أسلاك البزموت لالإلكترونية وخاصة التطبيقات الحرارية. 12-16 ومع ذلك، ويرجع ذلك إلى البزموت ومنخفضة جدانقطة الانصهار (544 K) والاستعداد للأكسدة، فإنه لا يزال يشكل تحديا لالتوليف جودة عالية وأسلاك واحدة البلورية البزموت باستخدام مرحلة البخار أو حل تقنيات المرحلة التقليدية. سابقا، وقد أبلغ من قبل بعض المجموعات التي بلوري واحد أسلاك البزموت تنمو في العائد المنخفض خلال ترسب فراغ طبقة رقيقة البزموت، وهو ما يرجع إلى الإفراج عن الإجهاد في صلب الفيلم. 17-20 وفي الآونة الأخيرة، اكتشفنا رواية الاسلوب الذي يقوم على التبخير الحراري من البزموت تحت فراغ عالية ويؤدي إلى تشكيل قابلة للواحدة أسلاك البلورية البزموت في ارتفاع العائد. 21 مقارنة بما سبق وذكرت وسائل، وأهم ميزة فريدة من هذا الأسلوب هو أن الركيزة النمو هي المغلفة طازجة مع طبقة رقيقة من nanoporous الفاناديوم قبل البزموت الترسيب. أثناء التبخير الحراري الأخير، بخار البزموت تتسرب إلى هيكل nanoporous من الشاحنةل Adium فيلم ويتكثف هناك كما nanodomains. لأنه لا ترطب الفاناديوم من قبل البزموت المكثف، وexpulsed المجالات تسلل في وقت لاحق من المصفوفة الفاناديوم لإطلاق الطاقة سطحها. هو الطرد المستمر للnanodomains البزموت التي تشكل أسلاك البزموت العمودية. منذ المجالات البزموت ليست سوى 1-2 نانومتر في قطر، فإنها تخضع لكبير قمع نقطة ذوبان، مما يجعلها المنصهر تقريبا في RT. ونتيجة لذلك، يمضي نمو الأسلاك النانوية مع الركيزة التي عقدت في RT. من ناحية أخرى، والهجرة من المجالات البزموت تنشيط حراريا، يمكن ضبطها الطول والعرض للأسلاك على نطاق واسع ببساطة عن طريق التحكم في درجة حرارة الركيزة النمو. ويهدف هذا البروتوكول فيديو تفصيلي لمساعدة ممارسي هذه المهنة في مجال تجنب مختلف المشاكل الشائعة المرتبطة ترسيب البخار المادي للأغشية رقيقة في فراغ عالية، بيئة خالية من الأكسجين.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bismuth&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>556130</td>
			<td>Granular, 99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Slug</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42829</td>
			<td>3.175mm (0.125in) dia x 6.35mm (0.25in) length, 99.8%&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Sputtering Target</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>EJTVXXX253A2</td>
			<td>3.00&#34; Dia. x 0.125&#34; Thick, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179124</td>
			<td>&#62;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>33361</td>
			<td>Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafers</td>
			<td></td>
			<td>300 microns in thickness, (100) orientation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Filled Epoxy</td>
			<td>Circuit Works</td>
			<td>CW2400</td>
			<td>Two part conductive epoxy resin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat, Alumina Coated</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S9B-AO-W</td>
			<td>For bismuth thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S4-.015W</td>
			<td>For vanadium thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIE Plasma</td>
			<td>Nordson March</td>
			<td>CS-1701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVD 75 Vapor Deposition Platform</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>PEDP75FTCLT001</td>
			<td>Equipped with three thermal evaporation source and one DC magnetron sputtering source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Temperature Controller</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>MTTC-1410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PT1000 RGD</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>340912-01</td>
			<td>Temperature sensor for MTTC-1410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Module</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>56910-502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonicator</td>
			<td>Crest Ultrasonics</td>
			<td>Tru-Sweep 175</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

seedless growth of bismuth nanowire array via vacuum thermal evaporation

هنا يتجلى تقنية البذور وخالية من القالب لscalably تنمو أسلاك البزموت، من خلال التبخير الحراري في فراغ عالية في RT. محفوظة التقليدية لتصنيع الأغشية الرقيقة المعدنية، والودائع التبخر الحرارية البزموت إلى مجموعة من رأسية أسلاك بلوري واحد على طبقة رقيقة مسطحة من الفاناديوم الذي عقد في RT، الذي يترسب حديثا من قبل الاخرق المغناطيسية أو التبخير الحراري. عن طريق التحكم في درجة حرارة الركيزة نمو الطول والعرض للأسلاك يمكن ضبطها على نطاق واسع. المسؤول عن هذه التقنية الرواية هو آلية نمو أسلاك متناهية الصغر لم تكن معروفة سابقا أن جذور في مسامية خفيفة للفيلم رقيقة الفاناديوم. تسللت إلى داخل المسام الفاناديوم، والمجالات البزموت (~ 1 نانومتر) تحمل طاقة السطح المفرطة التي يقمع نقطة انصهار ويطرد باستمرار لهم للخروج من مصفوفة الفاناديوم لتشكيل أسلاك. يوضح هذا الاكتشاف جدوى بخار قابلة للمرحلة موالفةESIS عالية النقاء المواد النانوية دون استخدام أي محفزات.

وتعرض الصور SEM مستعرضة من underlayers الفاناديوم التي شكلتها الاخرق المغناطيسية وطرق التبخير الحراري في الشكل 2. المجهر الإلكتروني ترد (SEM) وصور للأسلاك البزموت تشكلت في درجات الحرارة الركيزة مختلفة (الشكل 3). يتم تحديد التركيب البلوري للأسلاك البزموت من ?...

Watch this Scientific Journal Video about Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation at JoVE.com

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

نمو البذور من البزموت أسلاك متناهية الصغر صفيف عبر فراغ التبخر الحراري

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

seedless-growth-bismuth-nanowire-array-via-vacuum-thermal

Research

JoVE Journal

Engineering

8.3K Views.  Brookhaven National Laboratory. A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented. 

Video: Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy and dynamics1-4. Fundamental studies of photoionization processes of biomolecules provide information about the electronic structure of these systems. Furthermore determinations of ionization energies and other properties of biomolecules in the gas phase are not trivial, and these experiments provide a platform to generate these data. We have developed a thermal vaporization technique coupled with supersonic molecular beams that provides a gentle way to transport these species into the gas phase. Judicious combination of source gas and temperature allows for formation of dimers and higher clusters of the DNA bases. The focus of this particular work is on the effects of non-covalent interactions, i.e., hydrogen bonding, stacking, and electrostatic interactions, on the ionization energies and proton transfer of individual biomolecules, their complexes and upon micro-hydration by water1, 5-9.
We have performed experimental and theoretical characterization of the photoionization dynamics of gas-phase uracil and 1,3-dimethyluracil dimers using molecular beams coupled with synchrotron radiation at the Chemical Dynamics Beamline10 located at the Advanced Light Source and the experimental details are visualized here. This allowed us to observe the proton transfer in 1,3-dimethyluracil dimers, a system with pi stacking geometry and with no hydrogen bonds1. Molecular beams provide a very convenient and efficient way to isolate the sample of interest from environmental perturbations which in return allows accurate comparison with electronic structure calculations11, 12. By tuning the photon energy from the synchrotron, a photoionization efficiency (PIE) curve can be plotted which informs us about the cationic electronic states. These values can then be compared to theoretical models and calculations and in turn, explain in detail the electronic structure and dynamics of the investigated species 1, 3.

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

A molecular beam coupled to tunable vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometer at a synchrotron provides a convenient tool to explore the electronic structure of isolated gas phase molecules and clusters. Proton transfer mechanisms in DNA base dimers were elucidated with this technique.

الجزيئية الطيف الكتلي مع الحزمة الانضباطي الإشعاع فوق البنفسجي فراغ السنكروترون (VUV)

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

تحليل الاتصال واجهات لأجهزة أسلاك متناهية الصغر واحدة الجاليوم

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including conductive, semi-conductive or nonconductive one-dimensional structures. This technique broadens the measurement scope of materials (conductive and nonconductive) and improves the accuracy and stability. If the sample (especially biomaterials, such as human head hair, spider silk, and silkworm silk) is not conductive, it will be coated with a gold layer to make it electronically conductive. The effect of parasitic conduction and radiative losses on the thermal diffusivity can be subtracted during data processing. Then the real thermal conductivity can be calculated with the given value of volume-based specific heat (&#961;cp), which can be obtained from calibration, noncontact photo-thermal technique or measuring the density and specific heat separately. In this work, human head hair samples are used to show how to set up the experiment, process the experimental data, and subtract the effect of parasitic conduction and radiative losses.

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials.

توصيف النقل الحراري في المواد الصلبة ذات بعد واحد

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

لإعداد Electrohydrodynamic جسور من السوائل القطبية عازل

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

جعل السجلات كفاءة SNS خلايا شمسية بواسطة التبخير الحراري وترسب طبقة الذري

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. Micromachining techniques allow reduction of the thermal mass of fabricated structures and introduce the possibility to perform high sensitivity thermal measurements in the micro-scale and nano-scale devices. Combining thermal measurement techniques with microfluidic devices allows performing different analytical measurements with low sample consumption and reduced measurement time by integrating the miniaturized system on a single chip. The procedures of thermal measurement techniques for particle detection, material characterization, and chemical detection are introduced in this paper.

Here, we present three protocols for thermal measurements in microfluidic devices.

تقنيات القياس الحرارية في تحليلي الأجهزة ميكروفلويديك

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

وضع الإعداد التجريبية لقياس معامل الرد تحت ظروف الفراغ

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

كيفية بناء فراغ الربيع النقل التعبئة والتغليف للغزل الدوار المقاييس

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was employed here for demonstration purposes. Multiple evaporation tests on the model compound as a humectant with various concentrations in solutions were conducted for comparison purposes. A conventional weight loss approach is known as the most straightforward, but time-consuming, measurement technique for evaporation rate detection. Yet, a clear disadvantage is that a large volume of sample is required and multiple sample tests cannot be conducted at the same time. For the first time in literature, an electrical impedance sensing chip is successfully applied to a real-time evaporation investigation in a time sharing, continuous and automatic manner. Moreover, as little as 0.5 ml of test samples is required in this impedance-based apparatus, and a large impedance variation is demonstrated among various dilute solutions. The proposed high-sensitivity and fast-response impedance sensing system is found to outperform a conventional weight loss approach in terms of evaporation rate detection.

This paper presents an impedance-based apparatus for evaporation rate detection of solutions. It offers clear advantages over a conventional weight loss approach: a fast response, high-sensitivity detection, a small sample requirement, multiple sample measurements, and easy disassembly for cleaning and reuse purposes.

ومنصة مقرها معاوقة عالية الأداء للكشف التبخر تقييم

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

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

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

ديليكتروفوريسيس ساعد تدفق: طريقة منخفضة تكلفة لتصنيع الأجهزة عالية الأداء الحل مفهرسة أسلاك متناهية الصغر

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