צמיחה של זהב ננו יערות הדנדריטים על טיטניום Nitride-מצופה סיליקון מצעים

Summary

מחקר זה מציג הליך אפשרי עבור סינתזה זהב ננויערות הדנדריטים על טיטניום nitride/סיליקון מצעים. העובי של הננו-יערות הדנדריטים זהב מגביר ליניארי בתוך 15 דקות של תגובת סינתזה.

Abstract

במחקר זה, כוח גבוהה הדחף מגנטרון מערכת התזה משמש מעיל שטוח ומוצק טיטניום ניטריד (בדיל) סרט על הסיליקון (Si), ו התגובה פלואוריד בסיוע גלוון (fagrr) הוא מועסק עבור התצהיר המהיר והקל של זהב ננו-יערות דנדריטים (Au DNFs) על מצעים בדיל/סי. סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני (SEM) ומפזרים באנרגיה בתבניות X-ray של בדיל/סי ו-Au DNFs/בדיל/סי מאמתים כי תהליך הסינתזה נשלט באופן מדויק. תחת תנאי התגובה במחקר זה, את עובי של Au dnfs מגדיל בצורה לינארית 5.10 ± 0.20 יקרומטר בתוך 15 דקות של התגובה. לכן, הליך הסינתזה של המועסקים הוא גישה פשוטה ומהירה להכנת Au DNFs/בדיל/Si מרוכבים.

Introduction

זהב חלקיקים יש תכונות אופטיות אופייני מקומי המשטח פלשני מהדהד (lsprs), בהתאם לגודל והצורה של חלקיקים^1,2,3,4. יתר על כן, חלקיקי זהב יכולים לשפר באופן משמעותי את התגובות photocatalytic⁵. ננו יערות דנדריטי מוערמים באמצעות חלקיקי זהב קיבלו תשומת לב ניכרת בגלל שלהם שטחים ספציפיים לציון שלהם שטח שיפור lspr חזק^{6,7,8,9 ,10,11,12,13}.

TiN הוא חומר קרמי מאוד והוא בעל יציבות מכנית ותרמית מדהימה. TiN כולל תכונות אופטיות ייחודיות וניתן להשתמש בהן עבור יישומים פלמונית עם אור אינפרא-אדום גלוי לעין^14,15. מחקרים הוכיחו כי פח יכול לייצר שיפורים אלקטרומגנטיים שדה, בדומה Au ננו מבנים¹⁶. התצהיר של נחושת¹⁷ או כסף^18,19,20 על פח מצעים עבור יישומים הוכח. עם זאת, מספר מחקרים בוצעו על חומרים מרוכבים Au/TiN עבור יישומים. Shiao et al. הפגינו לאחרונה יישומים פוטנציאליים של Au DNFs/בדיל מרוכבים עבור תאים פוטואלקטרוכימי²¹ השפלה כימית²².

Au יכול להיות מסונתז על מצע פח באמצעות FAGRR²³. תנאי התצהיר של Au DNFs על TiN הוא קריטי בביצועים של יישומים. מחקר זה בוחן את התפתחותם של Au DNFs על מצע פח מצופה Si.

Protocol

1. הכנה לדוגמא

1. הכנת מצע פח בעזרת מערכת התזה של מגנטרון בעוצמה גבוהה
   1. חותכים 4 אינץ ' n-סוג סיליקון וופל לתוך 2 ס"מ x 2 ס"מ דגימות.
   2. רוחצים את הדגימות באמצעות אצטון, איזופנול, ומים מיותר.
   3. לייבש אותם באמצעות תרסיס N₂ עבור 5 דקות.
   4. מניחים את הדגימות שטף Si במחזיק מדגם ומניחים את המחזיק לדוגמה לתוך הכוח גבוהה הדחף מגנטרון (HiPIMS) החדר.
   5. מניחים יעד טיטניום עם קוטר של 4 סנטימטרים על קתודה התזה.
   6. הפחת את הלחץ הקאמרי לפחות מ-8 x 10^-6 Torr באמצעות משאבה מכנית וקריושופט.
   7. השתמש ב-HiPIMS כדי להפקיד שכבת Ti בפרוסת סיליקון ולהפקיד שכבת פח בשכבת Ti. ראה טבלה 1 עבור פרמטרי ההצהרה של שכבות Ti ובדיל ב-HiPIMS.
2. AU DNF הכנה על מצעים בדיל/סי
   1. מקום 24 מ ל של פתרון מגיב המורכב 10 מילימטר חומצה כלורורית (האוקלרנית₄) ו-הפתרון באגירה מועלת תחמוצת המורכב 11.4% NH₄F ו 2.3% HF לתוך מכולה טפלון מדידה 5 ס"מ x 5 ס"מ x 5 ס מ.
   2. טבול את הסובסטרטים לתוך פתרון התערובת במשך 3 דקות.
   3. הסר את הדגימה ושטוף אותו באמצעות מים מפוהים.
   4. יבש את המדגם באמצעות תרסיס N₂ ולאחר מכן מודלת אותו ב 120 ° c עבור 5 דקות כדי להשיג בדיקות Au dnfs/בדיל/סי.
   5. חזור על התכשיר Au DNF 10x.

2. בחינת דגימה

1. סריקת ניתוח מיקרוסקופ אלקטרוני
   1. חותכים את המדגם לתוך 0.4 ס"מ x 0.8 ס"מ עם עט טונגסטן, ולנקות אותו באמצעות תרסיס N₂ .
   2. מעיל סרט Pt דק על המדגם על ידי coater יון מאטר עבור 50 s.
   3. מניחים את המדגם המוכן לתוך כלי סריקה אלקטרון מיקרוסקופ (SEM).
   4. השג תמונות SEM על-ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרון והתנהלות אלמנט בניתוח^21,22.
2. ניתוח עקיפה של קרני רנטגן
   1. מקם את המדגם בכלי עקיפה של קרני רנטגן (XRD).
   2. . השג את הדפוסים האחרים^21,22

תוצאות

איור 1 מתאר תמונות של ההכנות לדוגמה או dnfs/בדיל/סי. וופל הסיליקון היה לבן כסוף (איור 1a). בדיל/סי היה צהוב זהוב והיה לו משטח אחיד (איור 1b), שציין את ציפוי הפח האחיד על וופל הסיליקון. Au DNFs/בדיל/סי היה חום צהבהב ופחות הומוגנית על פני ...

Discussion

במחקר זה, Au DNFs עם מספר גדלים של ענפים עוצבו על פני השטח של פח/סי באמצעות FAGRR. התצהיר של או-Nfs יכול להיות מזוהה ישירות על ידי שינוי משמעותי בצבע. העובי של Au dnfs על בדיל/סי עלה ל 5.10 ± 0.20 יקרומטר בתוך 15 דקות, ואת העלייה הזאת בעובי יכול להתבטא באמצעות המשוואה הליניארית הבאה: y = 0.296t + 0.649, שבו ה?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetone	Dinhaw Enterprise Co. Ltd.,Taipei, Taiwan
Isopropanol	Echo Chemical Co. Ltd., Miaoli, Taiwan	TG-078-000000-75NL
Buffered Oxide Etch	Uni-onward Corp., Hsinchu, Taiwan	UR-BOE-1EA
Chloroauric Acid	Alfa Aesar., Heysham, United Kingdom	36400.03
N-Type Silicon Wafer	Summit-Tech Company, Hsinchu, Taiwan
High-Power Impulse Magnetron Sputtering System (HiPIMS)	Melec GmbH, Germany		SPIK2000A
Scanning Electron Microscope (SEM)	JEOL, Japan		JSM-7800F
Ion Sputter Coater	Hitachi, Japan		E-1030
X-Ray Diffractometer (XRD)	PANalytical, The Netherlands		X'Pert PRO MRD