Los autores desean agradecer a los individuos en la División del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, CO por su ayuda Quantum Electrónica y Fotónica.

El GaN NWs utilizado en estos experimentos se hicieron crecer por epitaxia-catalizador libre de haces moleculares (MBE) en Si (111) sustratos 9. El procedimiento general para la preparación de la suspensión NW del sustrato con el NWS como adulto se ilustra en la Figura 1. 1. Suspensión Nanowire Preparación <ol><li> Cleave una pequeña (&lt;5 mm x 5 mm) pieza de los Estados poseedores como adultas sobre el sustrato. </li><li> Llene un pequeño vial tapado con aproximadamente 1 ml de isopropanol (IPA). </li><li> Coloque la pieza escindido en el vial, cerrar la tapa y se somete a ultrasonidos durante aproximadamente 30 segundos a fin de eliminar el NWS del sustrato. Una vez preparada, la suspensión NW sigue siendo viable durante un período prolongado de tiempo. </li></ol> 2. Preparación del substrato Los sustratos utilizados están fuertemente dopadas (ρ ~ 0.001-0.005 Ω-cm) de 3 pulgadas de Si obleas con 200 nm de SiO térmicamente crecido-2 en ambos lados. <ol><li> Si elecontacto ctrical al sustrato de silicio se desea, grabar fuera del óxido de la parte trasera de la oblea usando un grabador RIE con las siguientes condiciones, O 2 flujo = 20 sccm, CHF 3 flujo = 50 sccm, -240 V sesgo, 120 W para 20 min. Este paso también ayuda a evitar la carga de la muestra durante la microscopía electrónica. </li><li> Después de grabado de óxido, de la oblea limpia sumergiendo boca abajo utilizando un soporte de trípode en un vaso de precipitados de 1000 ml con ~ 100 ml de acetona durante 5 min. </li><li> Retire la oblea a partir de acetona e inmediatamente enjuagar ambos lados de la oblea utilizando una jeringa de IPA a través de una vaso de precipitados vacío ml 1000, que se utilizará para los residuos de disolvente. </li><li> Repita el paso 2 con IPA. </li><li> Repita el paso 3 enjuagarse la oblea con H2O desionizada sobre el vaso de residuos de disolventes. </li><li> Repita el paso 2 con H2O desionizada </li><li> Blow oblea seco usando N comprimido seco 2. </li></ol> 3. Nanowire Dispersión <ol><li> Escindir el limpio wafer en 4 cuartos iguales. Cada trimestre tendrá 3 patrones de contacto depositadas en él en las áreas generales que se muestran en las Figuras 2A y B. </li><li> Sonicar el vial de NO suspensión antes de la dispensación con el fin de obtener una concentración de NO uniforme en la suspensión. </li><li> Establezca la micropipeta con el tamaño de colocación deseada (3-30 l) y dibujar la suspensión NW del vial. </li><li> Toma pedazo sustrato (oblea ¼) que será utilizado para la dispersión y asegúrese de que esté nivelado para que la suspensión NW no migra fuera de los bordes. </li><li> Dispensar la suspensión NO sobre la (oxidado) superficie delantera del sustrato de Si en el área general donde se deposita el patrón de contacto. Si se desea, depositar gotas adicionales de la suspensión de NO en la misma zona, después de que el disolvente de la gota anterior ha evaporado por completo. </li><li> Repita el paso 3.4 para las otras 2 áreas donde un patrón de contacto será. No aplique la suspensión NW de másde 1 carrera de crecimiento en una sola pieza de sustrato (¼ wafer) con el fin de evitar la contaminación cruzada. La dispersión de la suspensión NO sobre el sustrato se ilustra en las Figuras 2C y D. </li><li> Después de la caída definitiva del NW suspensión se haya evaporado, coloque la muestra en un soporte de trípode y sumergir suavemente en sucesivos baños de acetona e isopropanol para eliminar las impurezas no deseadas. Enjuague con H2O desionizada y secar en N 2. No utilice botellas de chorro o someter a ultrasonidos el disolvente durante este proceso de limpieza para evitar el exceso de eliminación de NWs de la superficie. </li></ol> 4. La fotolitografía de Contacto Modelo Utilizar técnicas de fotolitografía estándar para crear el patrón de contacto en una habitación limpia, con condiciones ambientales de ~ 20 ° C y una humedad relativa del ~ 40%. Intensidad Mask alineador (paso 4.6), el tiempo de exposición (paso 4.8) y desarrollar (pasos de 4,9) serán los equipos que dependen de unnd debe ajustarse para producir la máxima definición patrón con un despegue-resistencia (LOR) rebajada de aproximadamente 0,5 micras. <ol><li> Girar el despegue resistir en la muestra usando una receta de dos etapas de (1) 300 rpm durante 10 seg (2) 2000 rpm durante 45 seg. </li><li> Colocar la muestra en una placa caliente para cocer durante 5 minutos a 150-170 ° C. </li><li> Retire la muestra y dejar enfriar durante 30 segundos y luego girar sobre fotoprotector con una receta en dos etapas de (1) 1000 rpm durante 3 segundos (2) a 5.000 rpm durante 45 segundos. </li><li> Colocar la muestra en una placa caliente para cocer durante 1 minuto a 115 ° C. </li><li> Permita que la muestra se enfríe durante 1 min. </li><li> Calibrar alineador de la máscara a una intensidad de luz de ~ 1,90 mW / cm 2. </li><li> Cargue la muestra en alineador de la máscara, la máscara adecuada para el patrón de contacto instalado. </li><li> Traiga muestra en contacto con la máscara y exponer la muestra durante 24 segundos. </li><li> Desarrollar fotoprotector por agitación de la muestra en un vaso de precipitados de desarrollador durante 21 s. </li><li> Lavar con H2O desionizada y secar with N 2. </li></ol> 5. Pretratamiento de la Muestra Antes de la deposición de metal Antes de cargar las muestras en el evaporador de haz de electrones para la deposición de metal, dar la oblea modelada un tratamiento con ozono UV y una HCl: H 2 O baño. <ol><li> Cargue las muestras en el generador de ozono UV durante 10 minutos con un O 2 caudal de ultra alta pureza de 80 sccm. </li><li> Después de tratamiento con ozono UV, colocar las muestras en una HCl: H2O (01:10) de la solución durante 1 min a temperatura ambiente. </li><li> Enjuague muestras con H2O desionizada y secar suavemente con N 2. </li></ol> 6. Haz de electrones de evaporación de Contacto Metales <ol><li> Inmediatamente después del tratamiento previo, montar las muestras a la placa utilizando tornillos y los clips y la platina seguro en el evaporador de haz de electrones. Asegúrese de que suficiente Ni y Au se encuentran disponibles para la deposición. </li><li> De bombeo cámara hasta que la presión es inferior a 1,3 x 10 -3 Pun (1 μTorr) (puede requerir a la bomba durante la noche). </li><li> Conjunto de alta tensión a 10 kV y comenzar la rotación de las muestras a 5 rpm. Asegúrese de obturador está cerrado. </li><li> Seleccione el crisol Ni e introduzca los parámetros de Ni en el monitor de frecuencia del cristal. Depósito 50 nm (500 Å) de Ni a una velocidad de depósito de ~ 0,1 nm / s. </li><li> Una vez que la fuente de Ni se ha enfriado lo suficiente (~ 15 min), cambie a Au crisol, cambiar los parámetros a los de Au, y depósito de 100 nm (1000 Å) de Au a una velocidad de depósito de ~ 0,1 nm / s. </li><li> Una vez Au crisol se haya enfriado (~ 10 min), la cámara de ventilación y descargar la muestra de la platina. Si no está seguro de espesor del metal, utilice un perfilómetro para determinar el espesor de Ni / Au. </li></ol> 7. Contacto Metal Lift-off <ol><li> Retire muestras de platina y colocar en un baño decapante fotoprotector a temperatura ambiente durante un par de horas para despegar el metal depositado en la fotoprotección. Si lo desea, elevar la temperatura del baño a unos 50-60 º C a Acceletasa de despegue. </li><li> Si el metal no se sale completamente, utilice una botella con atomizador de Remover PG a eliminar por la fuerza el metal no deseado restante de la superficie. No sonicar la muestra ya que esto puede causar que los nanocables de liberarse de metal. </li><li> Enjuague el removedor de PG de la muestra con IPA en un vaso de residuos de disolvente y colocar la muestra en un vaso de agua limpia IPA. </li><li> Repita el paso 7.3 utilizando H2O desionizada y luego se toca la muestra seca usando N2. </li></ol> 8. Contacto Recocido Dispositivos de prueba antes del recocido de contacto con el fin de compararlos con los dispositivos recocidos. Lleve a cabo el recocido de contacto de los Ni / Au películas usando un recocedor térmico rápido (RTA) con ultra-alta pureza N 2 / O 2 (03:01) como el gas de proceso. <ol><li> Espere por lo menos 24 horas después de la eliminación de los contactos de metal antes de muestras de recocido, para asegurar que los contactos metálicos han alcanzado el equilibrio después de la deposición. </li><li&gt; Purgar el RTA ejecutando el N 2 / O 2 a una temperatura de 650 ° C durante 5 min sin ningún muestras. </li><li> Cargue las muestras y ajustar la tasa de flujo de N 2 / O 2 a 1,4 SLPM. </li><li> Muestras de recocido a 550 ° C durante 10 min. La tasa de rampa de temperatura era de ~ 500 º C / min. </li></ol> 9. La eliminación de Ni / Au Cine Desde la retirada de la Ni / Au película es un proceso destructivo, los dispositivos suelen ser reflejados y probados antes de este paso. El procedimiento para la eliminación de Ni / Au película se ilustra en la Figura 3. <ol><li> Espere por lo menos 24 horas después del contacto recocido antes de retirar el Ni / Au película. </li><li> Escinden una pieza de la muestra de la zona de interés. Hacer seguro el tamaño de la muestra es lo suficientemente grande como para agarrar los bordes con pinzas sin tocar el área de interés. </li><li> Fije un soporte de pasador de talón SEM en un soporte de tal manera que el montaje puede ser fácilmente movido o quitado. </li><li> Coloque un pedazo de ccarbono onductive plana cinta sobre la superficie de montaje. El trozo de cinta de carbono debe ser mayor que el área de la película que se va a retirar. Una lengüeta de carbono conductor que es el tamaño exacto de la superficie de montaje funciona muy bien para esta aplicación. Aplique la cinta de carbono o en la ficha a la superficie de montaje lentamente y con cuidado para asegurarse de que la superficie sea lo más suave posible. </li><li> Antes de retirar el soporte de la cinta, con un dedo, presionar con fuerza sobre la cinta, de manera que quede bien adherido a la superficie de montaje. Esto es muy importante para que la cinta no sale con la muestra. </li><li> Tome un pedazo de muestra escindida y colocar suavemente el área de interés directamente en la cinta de carbono a lo largo del borde del montaje de manera que la zona de la muestra que se utilizó para la manipulación con pinzas está colgando fuera del borde (Figura 3A). Una vez que la muestra ha sido colocada en la cinta, no lo saque de reposicionamiento con el fin de evitar la destrucción de la Ni / Au película. </li><li> Presione firmemente hacia abajoa la parte posterior de la muestra con unas pinzas (Figura 3B). Tenga cuidado de no presionar demasiado sobre la muestra alrededor de la montura bordes ya que esto puede causar que la muestra se rompa. </li><li> Para retirar el sustrato, tomar una hoja de afeitar limpia o bisturí y suavemente empujar en entre el sustrato y la cinta a lo largo de los bordes de la muestra (Figura 3C). Repetir este proceso con cuidado, empujando la cuchilla de afeitar un poco más cada vez hasta que el sustrato fácilmente se puede desprender por el acaparamiento con pinzas. El uso de una fuerza excesiva puede romper la muestra. Para mantener la cinta se salga con sustrato, colocar un par de fórceps o una sonda en la zona de la cinta que es adyacente al sustrato cuando el sustrato haciendo palanca fuera (Figura 3C). El recocido Ni / Au película debe permanecer adherida a la cinta (Figura 3D). En promedio, este paso tardará cerca de 1 min para completar. </li><li> Imagen del recién retirado Ni / Au película usando SEM tan pronto como sea posible para unas para observar la interfaz recién expuesta de la película antes de que se contamine. </li></ol>

<ol>
	<li>Lu, 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=Semiconductor+nanowires.">Semiconductor nanowires.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).</li><li>Mater Res, A. n. n. u. R. e. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 34, 83-122 (2004).</li><li>Pettersen, S. V., Grande, A. P., 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=Formation+and+electronic+properties+of+oxygen+annealed+Au/Ni+and+Pt/Ni+contacts+to+p-type.">Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type.</a> 22, 186-193 (2007).</li><li>Chen, L. C., Ho, J. K., 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+Effect+of+Heat+Treatment+on+Ni/Au+Ohmic+Contacts+to+p-Type.">The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type.</a> 176, 773-777 (1999).</li><li>Liday, J., 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=Investigation+of+NiOx-based+contacts+on+p-GaN.">Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).</li><li>Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+epitaxial+Au/Ni/Au+ohmic+contacts+to+p-GaN.">Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).</li><li>Ho, J. K., Jong, C. 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=Low-resistance+ohmic+contacts+to+p-type+GaN+achieved+by+the+oxidation+of+Ni/Au+films.">Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films.</a> J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).</li><li>Herrero, A. M., Blanchard, P., 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=Microstructure+evolution+and+development+of+annealed+Ni/Au+contacts+to+GaN+nanowires.">Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires.</a> Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).</li><li>Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneously+grown+GaN+and+AlGaN+nanowires.">Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires.</a> J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).</li><li>Herrero, A. M., Bertness, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Dispersion+and+Surface+Pretreatment+for+Single+GaN+Nanowire+Devices.">Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

La técnica presentada permite el análisis del contacto / sustrato y el contacto / NO microestructura de dispositivos NW individuales. Las principales ventajas de esta técnica son su bajo coste y simplicidad. Se permite el análisis cualitativo y cuantitativo de la interfaz de contacto a gran escala con el sustrato, así como en una escala submicrométrico con NWs individuales. El uso de la cinta de carbono para la eliminación de la película y talones de pines SEM para el montaje de la muestra hace posible que el an...

Dispositivos individual-NW se hacen mediante la dispersión de una suspensión NW sobre un sustrato aislante y la formación de almohadillas de contacto sobre el sustrato a través de la fotolitografía convencional y la deposición de metal, que se traduce en dispositivos de dos terminales formados al azar. Una gruesa película de SiO2 en una oblea de Si se utiliza típicamente como un sustrato aislante 1,2. Para los metales depositados en una superficie de SiO 2, un problema común que resulta del tratamiento de calor es la ocurrencia de la formación de huecos en el / SiO interfaz de metal 2. Además de agrietamiento y la deslaminación de la película de metal, esta formación de huecos puede afectar negativamente el rendimiento del dispositivo a partir de un aumento de la resistencia causada por una reducción del área de contacto. Ni / Au contactos oxidados en N 2 / O 2 atmósferas son el esquema de contactos predominante aplicado a p-GaN 3-7. Durante el tratamiento de calor en un 2 N / O 2, el Ni se difunde a la superficie para formar NiO y el Au se difunde hacia abajo a lasuperficie del sustrato. En este trabajo, la excesiva formación de huecos en los contactos / NW y el contacto / SiO 2 interfaces se demostró que se produzca durante el recocido de Ni / Au contactos para NWs sobre SiO2 8. La morfología de la superficie del recocido de Ni / Au película, sin embargo, no indica la existencia de huecos o el grado en que se ha producido la formación de huecos. Para hacer frente a este problema, hemos desarrollado una técnica para la eliminación de Ni / Au y los contactos de GaN NWs de SiO2 / sustratos de Si con el fin de analizar la interfaz del contacto con el sustrato y NWS. Esta técnica se puede utilizar para la eliminación de cualquier estructura de contacto que tiene una mala adherencia al sustrato. Los Ni / Au películas con GaN NWs incrustados en ellos se retiran del sustrato SiO2 con cinta de carbono. La cinta de carbono se adhiere a un pin estándar de montaje para la caracterización mediante el uso de microscopía electrónica de barrido (SEM) junto con varias otras herramientas. El procedimiento detallado para la fabrication de dispositivos individuales de GaN NW y análisis de su interfaz de la morfología de contacto se describen.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>REAGENTS and MATERIALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lift-off resist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>LOR 5A</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>Shipley</td>
			<td>1813</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Rohm and Haas Electronic Materials</td>
			<td>MF CD-26</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist stripper</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>Nano Remover PG</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiO2/Si wafers</td>
			<td>Silicon Valley Microelectronics</td>
			<td>3-inch &#60;100&#62; N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon tape</td>
			<td>SPI Supplies</td>
			<td>5072, 8 mm wide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-08849-00</td>
			<td>Low power</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR-200</td>
			<td>Metered, disposal tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive ion etcher</td>
			<td>SemiGroup</td>
			<td>RIE 1000 TP</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB3</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ozone cleaner</td>
			<td>Jelight</td>
			<td>Model 42</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam evaporator</td>
			<td>CVC</td>
			<td>SC-6000</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>* Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of contact interfaces for single gan nanowire devices

Individual de nanocables de GaN (NW) dispositivos fabricados sobre SiO2 pueden exhibir una fuerte degradación después del recocido debido a la ocurrencia de la formación de huecos en el contacto / SiO interfaz 2. Esta formación de huecos puede causar agrietamiento y delaminación de la película de metal, que puede aumentar la resistencia o provocar una falla completa del dispositivo NW. Con el fin de abordar los problemas asociados con la formación de huecos, se desarrolló una técnica que elimina las películas Ni / Au contactos metálicos de los sustratos para permitir el examen y caracterización del contacto / sustrato y las interfaces de contacto / NW de dispositivos individuales GaN NW. Este procedimiento determina el grado de adhesión de las películas de contacto al sustrato y NWS y permite la caracterización de la morfología y la composición de la interfaz de contacto con el sustrato y nanocables. Esta técnica también es útil para evaluar la cantidad de contaminación residual que queda de la suspensión NW unaND desde procesos de fotolitografía en la superficie NW-SiO2 antes de la deposición de metal. Las medidas detalladas de este procedimiento se presentan para la eliminación de los recocidos Ni / Au contactos con dopado con Mg GaN NWs sobre un sustrato de SiO 2.

Un ejemplo de análisis SEM en recocidos de Ni / Au películas retirados del sustrato de SiO 2 usando cinta de carbono se muestra en la Figura 4. La superficie de una de Ni / Au de contacto antes de la eliminación se muestra en la Figura 4A. La parte inferior de la misma zona de la que en particular de Ni / Au película después de la eliminación se muestra en la Figura 4B. Comparación de la superficie y la morfología inferior puede ayudar a determinar si...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Una técnica fue desarrollada que elimina películas Ni / Au contactos de metal de su sustrato para permitir la exploración y caracterización del contacto / sustrato y las interfaces de contacto / NW de dispositivos individuales de nanocables de GaN.

Análisis de Contacto Interfaces para individuales GaN nanocables Dispositivos

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

analysis-of-contact-interfaces-for-single-gan-nanowire-devices

Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K vistas.  National Institute of Standards and Technology.  Una técnica fue desarrollada que elimina películas Ni / Au contactos de metal de su sustrato para permitir la exploración y caracterización del contacto / sustrato y las interfaces de contacto / NW de dispositivos individuales de nanocables de GaN. 

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Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Investigación

Ingeniería

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.

Técnicas de medición Térmicas en analíticas de microfluidos Dispositivos

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

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

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

Crecimiento Seedless de bismuto nanocables matriz a través del vacío de evaporación térmica

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

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

Unión con disolvente para la fabricación de PMMA y CP dispositivos de microfluidos

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodología basada en el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLPS) para evaluar cuantitativamente la dispersión de luz hacia delante y hacia atrás desde lentes intraoculares

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

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.

Asistida por flujo dielectroforesis: Un método de bajo costo para la fabricación de dispositivos de nanocable procesables en solución de alto rendimiento

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

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

Presión atmosférica fabricación de escamas de gran tamaño SnSe Rectangular de una sola capa

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices can be implemented as part of a robust platform capable of making simultaneous complementary measurements. The primary challenge created by the combination of these two techniques is the mismatch in refractive index between the materials traditionally used to make microfluidic devices and the aqueous solutions typically used in biomedicine. This mismatch can create optical artifacts near the channel or device edges. One solution is to reduce the refractive index of the material used to fabricate the device by using a fluorinated polymer such as MY133-V2000 whose refractive index is similar to that of water (n = 1.33). Here, the construction of a microfluidic device made out of MY133-V2000 using soft lithography techniques is demonstrated, using O2 plasma in conjunction with an acrylic holder to increase the adhesion between the MY133-V2000 fabricated device and the polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The device is then tested by incubating it filled with cell culture media for 24 h to demonstrate the ability of the device to maintain cell culture conditions during the course of a typical imaging experiment. Finally, quantitative phase microscopy (QPM) is used to measure the distribution of mass within the live adherent cells in the microchannel. This way, the increased precision, enabled by fabricating the device from a low index of refraction polymer such as MY133-V2000 in lieu of traditional soft lithography materials such as PDMS, is demonstrated. Overall, this approach for fabricating microfluidic devices can be readily integrated into existing soft lithography workflows in order to reduce optical artifacts and increase measurement precision.

This protocol describes the fabrication of microfluidic devices from MY133-V2000 to eliminate artifacts that often arise in microchannels due to the mismatching refractive indices between microchannel structures and an aqueous solution. This protocol uses an acrylic holder to compress the encapsulated device, improving adhesion both chemically and mechanically.

Fabricación de dispositivos emparejados de índice refractivo para microfluidos biomédica

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes normally result in very poor cell performance. Embedding or sandwiching silver nanowires using moderately conductive transparent materials, such as indium tin oxide or zinc oxide, can improve cell performance. However, the solution-processed matrix layers can cause a significant number of interfacial defects between transparent electrodes and the CdS buffer, which can eventually result in low cell performance. This manuscript describes how to fabricate robust electrical contact between a silver nanowire electrode and the underlying CdS buffer layer in a Cu(In,Ga)Se2 solar cell, enabling high cell performance using matrix-free silver nanowire transparent electrodes. The matrix-free silver nanowire electrode fabricated by our method proves that the charge-carrier collection capability of silver nanowire electrode-based cells is as good as that of standard cells with sputtered ZnO:Al/i-ZnO as long as the silver nanowires and CdS have high-quality electrical contact. The high-quality electrical contact was achieved by depositing an additional CdS layer as thin as 10 nm onto the silver nanowire surface.

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in CuIn,GaSe2 Thin-film Solar Cells

In this protocol, we describe the detailed experimental procedure for the fabrication of a robust nanoscale contact between a silver nanowire network and CdS buffer layer in a CIGS thin-film solar cell.

Fabricación de contacto robusto a nanoescala entre un electrodo de nanohilo de plata y una capa de búfer CdS en Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It is intended as a practical and reproducible procedure to identify macroscopic cracks at an early stage and monitor crack propagation during fatigue tests. It consists of strain field measurements at the weld using DIC. Images are taken at fixed load cycle intervals. Cracks become visible in the computed strain field as elevated strains. This way, the whole width of a small-scale specimen can be monitored to detect where and when a crack initiates. Subsequently, it is possible to monitor the development of the crack length. Because the resulting images are saved, the results are verifiable and comparable. The procedure is limited to cracks initiating at the surface and is intended for fatigue tests under laboratory conditions. By visualizing the crack, the presented procedure allows direct observation of macrocracks from their formation until rupture of the specimen.

Digital image correlation is used in fatigue tests on a resonance testing machine to detect macroscopic cracks and monitor crack propagation in welded specimens. Cracks on the specimen surface become visible as increased strains.

Monitoreo de grietas en las pruebas de fatiga por resonancia de especímenes soldados utilizando la correlación de imágenes digitales

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...