Les auteurs tiennent à remercier les personnes dans la division électronique quantique et de la photonique de l&#39;Institut National des Standards et de la Technologie à Boulder, CO pour leur aide.

Le NWs GaN utilisé dans ces expériences ont été cultivées par épitaxie par jets moléculaires libres de catalyseur (MBE) sur Si (111) substrats 9. Le mode opératoire général pour la préparation de la suspension au NO à partir du substrat avec la NWs cultivés comme est illustré dans la Figure 1. Une. Préparation nanofil de Suspension <ol><li> Cliver un petit (&lt;5 mm x 5 mm) pièce des NWs comme cultivés sur le substrat. </li><li> Remplir un petit flacon bouché avec environ 1 ml d&#39;isopropanol (IPA). </li><li> Placez le morceau clivé dans le flacon, fermer le bouchon et soniquer pour environ 30 secondes pour éliminer les EDAN du substrat. Une fois préparée, la suspension NW reste viable pendant une période de temps prolongée. </li></ol> 2. Préparation du support Les substrats utilisés sont fortement dopés (ρ ~ 0,001-0,005 Ω-cm) de 3 pouces Disques de SI avec 200 nm de thermiquement augmenté de SiO 2 sur les deux côtés. <ol><li> Si élémentContact ctrical sur le substrat de silicium est souhaitée, graver au large de l&#39;oxyde de l&#39;arrière de la plaquette à l&#39;aide d&#39;un graveur de RIE avec les conditions suivantes, O 2 débit = 20 sccm, CHF 3 flux = 50 sccm, -240 V biais, 120 W pour 20 min. Cette étape permet également d&#39;éviter la charge de l&#39;échantillon au cours de la microscopie électronique. </li><li> Après oxyde gravure, plaquette propre par submersion face cachée en utilisant un support de trépied dans un bécher de 1000 ml avec environ 100 ml d&#39;acétone pendant 5 min. </li><li> Retirer la plaquette de l&#39;acétone et immédiatement rincer les deux côtés de la plaquette en utilisant une bouteille d&#39;IPA de gicler sur un vide de 1000 ml bécher, qui sera utilisé pour les déchets solvant. </li><li> Répétez l&#39;étape 2 à l&#39;aide de l&#39;IAP. </li><li> Répétez l&#39;étape 3 rinçage de la plaquette avec H 2 O déminéralisée sur les déchets solvant bécher. </li><li> Répétez l&#39;étape 2 en utilisant H 2 O. déminéralisée </li><li> Soufflez plaquette sèche à l&#39;aide d&#39;azote sec comprimé 2. </li></ol> 3. Nanofil dispersion <ol><li> Cliver le propre wafer en 4 quarts égaux. Chaque trimestre aura 3 modes de contact déposés sur elle dans les domaines généraux représentés sur les figures 2A et B. </li><li> Soniquer le flacon de NW suspension avant la distribution afin d&#39;obtenir une concentration NW uniforme dans la suspension. </li><li> Réglez la micropipette à la taille des gouttes désiré (3-30 pi) et d&#39;en tirer la suspension NW du flacon. </li><li> Prenez pièce de substrat (¼ plaquette) qui sera utilisé pour la dispersion et de s&#39;assurer qu&#39;il est de niveau afin que la suspension NW ne migre pas loin des bords. </li><li> Répartir la suspension sur le NW (oxydé) face avant du substrat Si dans la zone où le motif de contact sera déposé. Si vous le souhaitez, déposer des gouttes supplémentaires de la suspension NW dans la même zone, après que le solvant de la baisse précédente a complètement évaporée. </li><li> Répétez l&#39;étape 3.4 pour les deux autres domaines où un motif de contact sera. Ne pas distribuer la suspension NW de plusde 1 croissance course sur une seule pièce de substrat (¼ de tranche) afin d&#39;éviter la contamination croisée. La dispersion de la suspension sur le substrat NW est illustré sur les figures 2C et D. </li><li> Après la chute finale de NW suspension s&#39;est évaporée, placer la face de l&#39;échantillon dans un support pour trépied et tremper délicatement dans des bains successifs d&#39;acétone et isopropanol pour éliminer les impuretés indésirables. Rincer à l&#39;H 2 O déminéralisée et sécher en N 2. Ne pas utiliser des bouteilles gicler ou soniquer le solvant au cours de ce processus de nettoyage afin d&#39;éviter le retrait de plus de NWs de la surface. </li></ol> 4. Photolithographie de Contact Motif Utiliser des techniques de photolithographie standard pour créer le motif de contact dans une salle blanche avec les conditions ambiantes de 20 ° C ~ et ~ 40% d&#39;humidité relative. Masque intensité d&#39;alignement (étape 4.6), le temps d&#39;exposition (étape 4.8) et de développer des temps (étape 4.9) seront équipements dépendant d&#39;une doit être ajusté pour produire un maximum de définition de motif avec un lift-off-résistance (LOR) dépouille d&#39;environ 0,5 um. <ol><li> Spin lift-off résist sur un échantillon en utilisant la recette en deux étapes de (1) 300 rpm pendant 10 s (2) 2 000 rpm pendant 45 s. </li><li> Placer l&#39;échantillon sur une plaque chauffante pour cuire au four pendant 5 min à 150-170 ° C. </li><li> Enlever l&#39;échantillon et le laisser refroidir pendant 30 secondes, puis tourner sur résine photosensible selon une recette en deux étapes de (1) 1 000 tours par minute pendant 3 sec (2) à 5000 rpm pendant 45 secondes. </li><li> Placer l&#39;échantillon sur une plaque chauffante pour cuire pendant 1 min à 115 ° C. </li><li> Laisser l&#39;échantillon refroidir pendant 1 min. </li><li> Calibrer alignement de masque à une intensité lumineuse de ~ 1,90 mW / cm 2. </li><li> Charger l&#39;échantillon en alignement de masque, le masque approprié pour la configuration de contact est installé. </li><li> Amener l&#39;échantillon en contact avec un masque et d&#39;exposer l&#39;échantillon à 24 sec. </li><li> Développer résine photosensible en agitant l&#39;échantillon dans un bécher de développeur pour 21 sec. </li><li> Rincer avec de l&#39;H 2 O déminéralisée et sécher wvec N 2. </li></ol> 5. Prétraitement de l&#39;échantillon Avant de dépôt de métal Avant de charger les échantillons dans l&#39;évaporateur à faisceau d&#39;électrons pour le dépôt de métal, donner la plaquette à motifs d&#39;un traitement à l&#39;ozone et aux UV une HCl: H 2 O de bain. <ol><li> Charger les échantillons dans le générateur d&#39;ozone UV pendant 10 min avec un O 2 taux de 80 sccm ultra-haute pureté. </li><li> Après traitement à l&#39;ozone UV, placer les échantillons dans une HCl: H 2 O (01:10) la solution pendant 1 min à température ambiante. </li><li> Rincer les échantillons avec H 2 O déminéralisée et sécher délicatement avec N 2. </li></ol> 6. Évaporation par faisceau d&#39;électrons de contact des métaux <ol><li> Immédiatement après le prétraitement, le montage des échantillons à la platine à l&#39;aide de vis et des clips et des plateaux en sécurité dans l&#39;évaporateur à faisceau électronique. Assurez-vous que suffisamment de Ni et Au sont disponibles pour le dépôt. </li><li> Pomper vers le bas jusqu&#39;à ce que la chambre de pression est inférieure à 1,3 x 10 -3 Pun (1 μTorr) (peut exiger de pomper la nuit). </li><li> Réglez haute tension à 10 kV et commencer rotation des échantillons à 5 tours. Assurez-vous que l&#39;obturateur est fermé. </li><li> Sélectionnez le creuset Ni et entrer les paramètres pour Ni dans le moniteur de fréquence de cristal. Dépôt de 50 nm (500 Å) de Ni à un taux d&#39;environ 0,1 nm / s dépôt. </li><li> Une fois la source Ni a suffisamment refroidi (~ 15 min), passer à Au creuset, modifier les paramètres à ceux pour Au, et le dépôt de 100 nm (1000 Å) de Au à une vitesse de ~ 0,1 nm / sec dépôt. </li><li> Une fois Au creuset ait refroidi (~ 10 min), de ventilation chambre et décharger échantillon plateau. En cas de doute de l&#39;épaisseur de métal, utiliser un profilomètre pour déterminer l&#39;épaisseur Ni / Au. </li></ol> 7. Contact Métal Lift-off <ol><li> Retirer les échantillons de plaque et placer dans un bain de décapage de résine photosensible à la température ambiante pendant quelques heures pour enlever le métal déposé sur la résine photosensible. Si l&#39;on désire élever la température du bain d&#39;environ 50 à 60 ° C à Acceletaux décollage. </li><li> Si le métal ne se détache pas complètement, utiliser une bouteille de solvant PG gicler pour enlever de force le métal indésirable restant de la surface. Ne pas soniquer l&#39;échantillon, car cela peut causer des nanofils de se libérer du métal. </li><li> Rincez le Remover PG de l&#39;échantillon avec de l&#39;IPA dans un bécher déchets solvant et placer l&#39;échantillon dans un bécher de nettoyage IPA. </li><li> Répétez l&#39;étape 7.3 en utilisant H 2 O déminéralisée puis souffler l&#39;échantillon sec utilisant du N 2. </li></ol> 8. Contactez Anneal dispositifs d&#39;essai avant le recuit de contact afin de les comparer avec les dispositifs recuits. Effectuer le recuit des Ni / Au films en utilisant un recuit thermique rapide (RTA) à ultra-haute pureté N 2 / O 2 (3:1) comme gaz de processus contact. <ol><li> Attendre au moins 24 heures après le retrait de contact métal avant que les échantillons de recuit, de veiller à ce que les contacts métalliques ont atteint l&#39;équilibre après le dépôt. </li><li&gt; Purger la RTA en exécutant le N 2 / O 2 à une température de 650 ° C pendant 5 min sans échantillons. </li><li> Charger les échantillons et régler le débit de N 2 / O 2 à 1,4 SLPM. </li><li> Des échantillons de recuit à 550 ° C pendant 10 min. La vitesse de montée en température était de ~ 500 ° C / min. </li></ol> 9. Retrait Ni / Au Cinéma Depuis le retrait du film Ni / Au est un processus destructif, les dispositifs sont généralement imagées et testés avant cette étape. La procédure pour le retrait du film de Ni / Au est illustré sur la figure 3. <ol><li> Attendre au moins 24 heures après le contact recuit avant de retirer le film Ni / Au. </li><li> Cliver un morceau de l&#39;échantillon à partir de la zone d&#39;intérêt. Assurez-vous que la taille de l&#39;échantillon est suffisamment grand afin de saisir les bords avec une pince à épiler, sans toucher la zone d&#39;intérêt. </li><li> Fixez le support d&#39;une broche MEB dans un support tel que le montage peut être facilement déplacé ou retiré. </li><li> Placez un morceau de conductive ruban plat de carbone sur la surface de montage. Le morceau de ruban adhésif de carbone doit être supérieure à la surface du film qui doit être enlevé. Une languette conductrice de carbone qui est de la taille exacte de la surface de montage fonctionne très bien pour cette application. Appliquer le ruban de carbone ou onglet à la surface de montage lentement et avec précaution afin de s&#39;assurer que la surface est aussi lisse que possible. </li><li> Avant de retirer le support de la bande, à l&#39;aide d&#39;un doigt, appuyer fort sur la bande de sorte qu&#39;il est fermement adhère à la surface de montage. Ceci est très important pour que la bande ne se détache pas avec l&#39;échantillon. </li><li> Prenez un morceau de l&#39;échantillon clivé et posez-le doucement la zone d&#39;intérêt directement sur ​​la bande de carbone le long du bord de la monture de telle sorte que la zone de l&#39;échantillon qui a été utilisé pour le traitement avec des pincettes est accroché à l&#39;arête (figure 3A). Une fois l&#39;échantillon a été placé sur la bande, ne la retirez pas de repositionnement afin d&#39;éviter de détruire le film Ni / Au. </li><li> Appuyez fermement surà l&#39;arrière de l&#39;échantillon en utilisant une pince (figure 3B). Prenez soin de ne pas appuyer trop fort sur l&#39;échantillon autour du mont bords, car cela peut provoquer l&#39;échantillon à briser. </li><li> Pour retirer le substrat, prendre une lame de rasoir propre ou d&#39;un scalpel et pousser doucement entre le substrat et la bande le long des bords de l&#39;échantillon (figure 3C). Répéter soigneusement ce processus, poussant la lame de rasoir un peu plus à chaque fois jusqu&#39;à ce que le substrat peut être facilement détaché en saisissant avec des pincettes. Utiliser trop de force peut briser l&#39;échantillon. Pour garder les cassettes de se détacher avec le substrat, placez une paire de forceps ou d&#39;une sonde sur la zone de la bande qui est adjacente au substrat lorsque le substrat indiscrets off (figure 3C). Le Ni / Au film recuit doit rester collée à la bande (figure 3D). En moyenne, cette étape prendra environ 1 min à compléter. </li><li> L&#39;image du Ni / Au nouveau film enlevé en utilisant SEM dès que possible afin des d&#39;observer l&#39;interface nouvellement exposée du film avant qu&#39;il ne soit contaminé. </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>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

La technique présentée permet une analyse du contact / substrat et le contact / NW microstructure des dispositifs de NW simples. Les principaux avantages de cette technique sont son faible coût et de simplicité. Il permet une analyse qualitative et quantitative de l&#39;interface à contact sur une grande échelle avec le substrat ainsi que sur une échelle submicronique avec NWs individuels. L&#39;utilisation de la bande de carbone pour le retrait du film et SEM bouts d&#39;axe pour le montage de l&#39;échantillon...

Dispositifs à un NW sont préparées en dispersant une suspension NW sur un substrat isolant et à former des plots de contact sur le substrat par l&#39;intermédiaire de photolithographie classique et un dépôt de métal, ce qui se traduit par des dispositifs formés de manière aléatoire à deux bornes. Un film de SiO 2 d&#39;épaisseur sur une plaquette de Si est généralement utilisé comme un substrat isolant 1,2. Pour les métaux déposés sur une surface de SiO 2, un problème commun résultant d&#39;un traitement thermique est l&#39;apparition de la formation de vides à l&#39;/ SiO 2 interface métallique. En plus de la fissuration et la délamination du film métallique, la formation de ce vide peut affecter négativement les performances de l&#39;appareil à partir d&#39;une augmentation de la résistance provoquée par une réduction de l&#39;aire de contact. Ni / Au contacts oxydés en N 2 / O 2 atmosphères sont le schéma des contacts prédominante appliqué à p-GaN 3-7. Pendant le traitement thermique à une N 2 / O 2, le Ni diffuse vers la surface pour former NiO et de l&#39;Au se diffuse vers le bas à l&#39;surface du substrat. Dans ce travail, la formation de vides excessifs au niveau des interfaces de contact 2 / NO et le contact / SiO a été montré pour se produire lors du recuit de Ni / Au contacts à NWs SiO 2 sur 8. La morphologie de surface du Ni / Au film recuit, cependant, n&#39;indique pas l&#39;existence de vides ou de la mesure dans laquelle la formation de vides est survenue. Pour remédier à ce problème, nous avons développé une technique pour l&#39;élimination de Ni / Au-contacts et GaN NWs de SiO 2 / substrats de Si afin d&#39;analyser l&#39;interface de contact avec le substrat et NWs. Cette technique peut être utilisée pour l&#39;élimination de toute structure de contact qui présente une mauvaise adhérence sur le substrat. Les Ni / Au-films avec GaN NWs noyés dans la masse sont enlevées du substrat de SiO 2 avec du ruban de carbone. La bande de carbone est collé sur une broche classique de montage pour la caractérisation par l&#39;utilisation de la microscopie électronique à balayage (MEB) avec plusieurs autres outils. La procédure détaillée pour la fabrication d&#39;appareils et de l&#39;analyse de leur interface de contact morphologie GaN NW simples sont décrits.

<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

GaN nanofil (NW) dispositifs fabriqués sur SiO 2 peuvent présenter une forte dégradation après recuit en raison de l&#39;apparition de la formation de vides au contact / SiO 2 interface. Cette formation de vides peuvent provoquer la fissuration et la délamination du film métallique, ce qui peut augmenter la résistance ou de conduire à une défaillance complète de l&#39;appareil NW. Afin de résoudre les problèmes liés à la formation de vide, une technique a été développée qui élimine Ni / Au films métalliques de contact des substrats pour permettre l&#39;examen et la caractérisation du contact / substrat et des interfaces de contact / NW de dispositifs simples GaN NW. Cette procédure détermine le degré d&#39;adhérence des films de contact sur le substrat et NWs et permet la caractérisation de la morphologie et de la composition de l&#39;interface de contact avec le substrat et les nanofils. Cette technique est également utile pour évaluer le niveau de contamination résiduelle qui reste de la suspension d&#39;un NWe de processus de photolithographie sur la surface NW-SiO 2 avant le dépôt de métal. Les étapes détaillées de ce mode opératoire sont présentés pour l&#39;élimination des recuits Ni / Au contacts à Mg GaN dopé NWs sur un substrat de SiO 2.

Un exemple d&#39;analyse par MEB sur recuits Ni / Au films retirés du substrat de SiO 2 à l&#39;aide du ruban de carbone est représenté sur la figure 4. La surface d&#39;un Ni / Au de contact avant le retrait est représenté sur la figure 4A. La face inférieure de la même zone de particulier que Ni / Au film après le retrait est représenté sur la figure 4B. Comparaison de la surface et la morphologie dessous peut aider à déterminer s&#39;il existe...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Une technique a été développée qui élimine Ni / Au films métalliques de contact de leur support pour permettre l&#39;examen et la caractérisation du contact / substrat et des interfaces de contact / NW de dispositifs simples GaN de nanofils.

Analyse des Interfaces de contact pour GaN appareils nanofils

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 vues.  National Institute of Standards and Technology.  Une technique a été développée qui élimine Ni / Au films métalliques de contact de leur support pour permettre l'examen et la caractérisation du contact / substrat et des interfaces de contact / NW de dispositifs simples GaN de nanofils. 

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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.

Monocouche Contactez-dopage du silicium Surfaces et nanofils utilisant des composés organophosphorés

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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.

Croissance sans pépins de Bismuth Nanowire tableau par évaporation thermique sous vide

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.

Collage de solvant pour la fabrication de PMMA et COP dispositifs microfluidiques

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.

Méthodologie basée sur le Profiler de diffusion de lumière de balayage (SLPS) pour évaluer quantitativement la diffusion de lumière vers l&#39;avant et vers l&#39;arrière à partir de lentilles intraoculaires

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.

Flux-aidé diélectrophorèse : Une méthode Low Cost pour la Fabrication des dispositifs de nanofils traitable-Solution Haute Performance

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.

Fabrication de la pression atmosphérique de grande taille simple couche rectangulaire SnSe flocons

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.

Fabrication de dispositifs de réfraction-index-assortie de microfluidique biomédicale

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.

Fabrication de robuste nanoéchelle Contact entre une électrode nanofil identaire argentée et une couche tampon CdS dans Cu(In,Ga)Se2 Cellules solaires à film mince

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.

Surveillance des fissures dans les tests de fatigue par résonance des spécimens soudés à l'aide de la corrélation d'image numérique

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