מאמץ זה נתמך מלא על ידי משרד האנרגיה האמריקאי, המשרד למדעי יסוד אנרגיה, מדעי חומרים ואגף הנדסה.

1. ייצור צמיחת מדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה 5 מ&quot;מ x 5 מ&quot;מ x 0.5 מ&quot;מ מצע גביש יחיד שיש לו זווית miscut &lt;0.1 תואר כגון SrTiO 3 או LaAlO 3 עם אצטון ולאחר מכן במים נקיים קולית לכל 10 דקות. כדי לקבל הפסקת טיו 2 על 3 SrTiO, לחרוט במצע 10% המימן פלואורי למשך 30 שניות ולשטוף במים במשך דקות 1, ואחריו לחשל ב1,100 מעלות צלזיוס למשך 10 שעות. לאחר ניקוי, לעלות על המצע בתנור מתאים לתנאי ואקום גבוהים במיוחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר דוד לתוך תא ואקום PLD ולפתוח את מקור חמצן התא כדי למלא את החדר עם 2 x חמצן 10E-5 טור. להעלות את טמפרטורת התנור ל 800 מעלות צלזיוס ולאפשר לו לחשל למשך 20 דקות. ניתן לנטר טמפרטורה באמצעות pyrometer מבוקר מחשב או תרמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתחיל סרט בתצהיר, להתחיל excimer פעמו לייזר באמצעות לייזר שטף של 1 עד 2 J / 2 ס&quot;מ ותדר לייזר של 1או 2 הרץ. את פעימות לייזר תפגענה בחומר היעד וליצור שטף פלומה. השטף יחדור דרך סביבת החמצן וההפקדה על גבי מצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתברות אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה השתקפות (RHEED) יכולה לשמש כדי לפקח על צמיחת תאי יחידה ולאשר את איכות פני השטח 7. טכניקה זו מאפשרת לניטור עובי מאוד ברור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר הסרט הוא של העובי הרצוי, כבה את לייזר ולהקטין את טמפרטורת התנור ב 5 מעלות צלזיוס / דקה. ברגע שהדוד הוא מקורר לטמפרטורת חדר, כבה את מקור החמצן ולהסיר את המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באתרו לשעבר חישול ניתן להשתמש בחומרי תחמוצת חמצן כדי להסיר ליקויים שעלולות להיות נוכחים לאחר צמיחה או אחרי תקופות ארוכות בחלל ריק. הנח את הדוגמא בתנור צינור מתחת לכספומט של 1 זורם חמצן. להעלות את הטמפרטורה מ -20 ° C עד 700 ° C ב 5 מעלות צלזיוס / דקות, לחשל במשך שעה 2, ולאחר מכן ירידת טמפרטורה מ 700 מעלות צלזיוס עד 20 מעלות צלזיוס בשעה 2 מעלות צלזיוס / דקה. לא חשובטה הוא אף פעם לא לפרסם-לחשל בטמפרטורות גבוהות יותר מאלה ששמשו במהלך צמיחת סרט בעת מילוי משרות פנויות חמצן כמו זה יכול להשפיע לרעה על איכות פני השטח ועלול להשפיע לרעה על איכות גביש. </li></ol> 2. ייצור photolithography <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Ultrasonically לנקות את המדגם באצטון ולאחר מכן מים במשך 10 דקות כל אחד. מיקרוסקופ אופטי יכול לשמש כדי לבדוק ששטח המדגם הוא נקי מחלקיקים גדולים. (איור 2 א) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל שכבה העבה photoresist 1 מיקרון. מהירות סחיטה טיפוסית ומשך זמן הם סביב 6,000 סל&quot;ד ו 80 שניות אם כי המספרים האלה הם תלויים בphotoresist הספציפי בשימוש. מניחים את המדגם על צלחת בחום 115 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות כדי לרפא photoresist. בדקו את איכות photoresist תחת מיקרוסקופ אופטי. הציפוי אמור להופיע אחיד ללא מבעבע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש aligner מסכה על מנת לחשוף את הדגימה תחת מסכת הליתוגרפיה מוגדרת מראש עם אור UV במשך 9 שניות עם מינון חשיפהסביב 90 mJ / 2 ס&quot;מ. שוב מספרים אלה יהיו ספציפיים לphotoresist בשימוש. כאשר נעשה שימוש בphotoresist החיובי, חלק מphotoresist אשר מכוסה על ידי המסכה לא ישתנה הרכוש הכימי שלו ואילו חלק מיחסי הציבור שנחשף על ידי המסיכה ישתנה הרכוש והוא יכול להיות מומס במפתח הכימי. מחממים את photoresist והמדגם ב 110 מעלות צלזיוס למשך 80 שניות כדי לרפא photoresist החשוף עוד יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם בפתרון מפתח ל25-35 שניות. קח את המדגם באופן מיידי ולשטוף במים למשך 30 שניות. אם נעשה שימוש photoresist החיובי, חלק מphotoresist אשר נחשף על ידי המסכה יהיה נשטף ואילו החלק שמכוסה יישאר. שימו לב שמשך הזמן של שלב הפיתוח הוא קריטי כדי לשלוט במדויק את ממדי photoresist ואיכות (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין תמיסה של יודיד האשלגן, חומצה הידרוכלורית ומים של יחס 01:01:01. השתמש בפינצטה פלסטיק כדי לשטוף tהוא המדגם בחומצה לכ 10 שניות. החלק מוגן של הסרט הדק יהיה חקוק משם. מייד לשטוף את המדגם במים טהורים למשך 60 שניות. בדקו עם מיקרוסקופ אופטי כדי לראות אם הסרט הדק נצרב לחלוטין. אם לא, להוסיף 2 עד 3 שניות נוספות של חומצה לחרוט ולשוטפו מייד במים טהורים, ולאחר מכן לבדוק שוב עם מיקרוסקופ אופטי. חזור על תהליך זה עד שכל הסרט לא מוגן חקוק שם. תהליך זה נשלטת על ידי כוח etchant ועובי סרט. שיעורים לחרוט אופייניים עבור manganites רבים כ 1-4 ננומטר / שני ליחס 01:01:01 הפתרון שתואר לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם באצטון במשך 20 שניות כדי להסיר photoresist הנותר. בדקו את איכות הדגימה עם מיקרוסקופ (איור 2 ג ו 2D). </li></ol> 3. חיבור חוט מליטה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות צילום מסיכה, חזור על שלבי 2.1-2.3 לעיל באמצעות מסכת הליתוגרפיה שישאירו את אזורים פתוחים בחוטים המתאימים למגערפידות. להתאדות 5 ננומטר וטי 100 ננומטר Au על המדגם ולשטוף באצטון. הפעולה זו תסיר את photoresist ולהשאיר רק את הגיאומטריה כרית הקשר הרצויה (איור 3 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש לכה GE לעלות מדגם על דיסקוס המדגם. לאפשר 15 דקות כדי לרפא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את מיקום הדגימה על הבמה ונדר חוט ולהשתמש בונדר החוט כדי לחבר חוטים מאל דיסקוס המדגם לאנשי קשר Ti / Au (איור 3). לאחר מכן לבצע מדידות חשמליות. </li></ol>

<ol>
	<li>Ahn, C. H., Triscone, J. -. M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems.">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li><li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodynamics+of+correlated+electron+materials.">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li><li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoionics-based+resistive+switching+memories.">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li><li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+vaporization+and+deposition.">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li><li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides.">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005 (2008).</li><li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films.">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li><li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Reflection High Energy Electron Diffraction. , (2004).</li><li>Guo, H., Sun, 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=Growth+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition.">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989 (2012).</li><li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites.">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125 (2011).</li><li>Ward, T. Z., Liang, 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=Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement.">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204 (2008).</li><li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., 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=Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites.">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201 (2009).</li><li>Zhai, H. -. Y., Ma, J. X., 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=Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires.">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201 (2006).</li><li>Wu, T., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures.">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423 (2006).</li><li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-beam+lithography+for+micro-/nanofabrication.">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li><li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication:+A+Review.">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li><li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate.">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li><li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3:+Wires+versus+particles.">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502 (2011).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

בניגוד לחומרים מוליכים למחצה אלמנט אחד כגון סי, הייצור של חומרים מורכבים יכול להיות קשה יותר בשל העובדה שהמבנה המורכב ומרובים אלמנטים חייבים כל להילקח בחשבון. השימוש בphotolithography כדי להמציא מכשירי תחמוצת מורכבים הוא עלות ומהירה לאב טיפוס בניגוד לטכניקות כליאה אחרות נ?...

הראשון ואחד הצעדים החשובים ביותר לכיוון מכשירים באיכות גבוהה הוא הצמיחה של סרטים דקים תחמוצת epitaxial. מצע גביש יחיד משמש כ&quot; תבנית &quot;להפקיד את חומרי היעד. בין שיטות שונות בתצהיר, פעם תצהיר לייזר (PLD) הוא אחת הדרכים הטובות ביותר כדי לרכוש סרטי 4,5 דקים באיכות טובה. תהליכי הגדילה כרוכים בחימום המצע לכ 800 מעלות צלזיוס בסביבת חמצן ושימוש בפעימות לייזר לרמה של חומר היעד וליצור שטף להיות מופקד על גבי מצע. המערכת הטיפוסית מוצגת באיור 1. אמנם הוכחו סרטי unpatterned לחשוף פיסיקה חדשה אקזוטי 6, צמצום ממד סרט מספק יותר הזדמנויות כדי לחקור תופעות חדשות וייצור מכשיר. Photolithography יכול לשמש כדי לכווץ את ממד המדגם במטוס עד להסדר של 1 מיקרומטר. הפרוטוקול מפורט של התהליך יהיה photolithographyיידון בהמשך. טכניקה זו היא תואמת עם מצעים בשימוש נרחב ביותר המאפשרים לחקירות של השפעות כליאה על סרטי epitaxial שנערכו במדינות זן שונים. מאז יש לי תחמוצות מורכבות רבות מאפיינים מעניינים בטמפרטורות ו / או שדות מגנטיים גבוהים נמוכים, חיבור האלקטרוני בין ציוד מדידת המכשיר, והוא מאוד חשוב. יכול להיווצר קשר באיכות גבוהה על ידי מתאדה רפידות מגע Au בגיאומטרית 4 חללית ועם השימוש בונדר תיל כדי ליצור קשרים בין הכריות ומכשיר מדידה. כאשר נעשה בצורה נכונה, קשרים אלה יכולים בקלות לעמוד בסביבות קיצוניות במדידת טווחי טמפרטורה רחבה של 4 K ל 400 K וטווחי שדה מגנטי של עד 9 ט ±

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>SrTiO3(001) &amp; LaAlO3(100) substrates</td>
 <td>CrysTec GmbH</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1813 Photoresist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CD-26 Developer</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38490</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GE varnish</td>
 <td>Lakeshore</td>
 <td>VGE-7031</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td>
 <td>Staib Instruments</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>35 kV TorrRHEED</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Mask Aligner</td>
 <td>ABM</td>
 <td>Model 85-3 (350 W) Lightsource</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Resistivity Puck</td>
 <td>Quantum Design</td>
 <td>P102</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Wire Bonder</td>
 <td>Kulicke &amp; Soffa</td>
 <td>04524-0XDA-000-00</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

fabrication of spatially confined complex oxides

חומרים מורכבים כגון מוליכים גבוהים TC, multiferroics, וmagnetoresistors ענקי יש תכונות אלקטרוניות והמגנטיות שעולות ממתאמי האלקטרונים החזקים הטבועים הנמצאים בתוכם. חומרים אלה יכולים גם להחזיק הפרדת פאזות אלקטרונית שבו אזורים של התנהגות והתנגדות המגנטית שונה בהרבה יכולים להתקיים בתוך חומר סגסוגת גביש יחיד. על ידי צמצום קנה המידה של חומרים אלה לקשקשי אורך ובמתחת לגודל הגלום בתחומי האלקטרוניקה, יכולות להיחשף התנהגויות חדשות. בגלל זה, והעובדה שפרמטרי סדר ספין תשלום סריג מסלולית כל כרוכות אורכי קורלציה, מרחבית הפחתת חומרים אלה למדידות תחבורה הוא שלב קריטי בהבנת הפיזיקה הבסיסית שמניעה את התנהגויות מורכבות. חומרים אלה גם מציעים פוטנציאל גדול להפוך לדור הבא של מכשירים אלקטרוניים 1-3. לפיכך, הייצור של ננו או ממדים נמוכיםמיקרו מבנים חשוב מאוד כדי להשיג פונקציונליות חדשה. זה כולל תהליכים לשליטה מרובים מצמיחת סרט דקה באיכות גבוהה לאפיון נכס אלקטרוני מדויק. כאן, אנו מציגים פרוטוקולי ייצור של microstructures באיכות גבוהה למכשירי manganite תחמוצת מורכבים. תיאורים מפורטים וציוד הנדרש של צמיחת סרט דק, תמונה ליתוגרפיה, וחוט מליטה מוצגים.

מאמר זה מתמקד בעיקר על photolithography וחוט מליטה ההיבטים של הכנת מדגם. ניתן למצוא פרטים נוספים על הליכי צמיחת סרט בפרסומים האחרונים האחרים שלנו 8. Photolithography הוא שיטה חשובה כדי לשלוט בתחמוצות ממדיות מורכבות לצורך בירור אורכי מתאם א...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides at JoVE.com

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

אנו מתארים את השימוש בטכניקות תיל מליטה כדי ליצור התקני תחמוצות מורכבים בקנה מידה מיקרומטר פעם תצהיר לייזר (PLD), photolithography ו. PLD מנוצל לגדול סרטים דקים epitaxial. טכניקות photolithography וחוט מליטה הם הציגו כדי ליצור התקנים מעשיים למטרות מדידה.

המצאה של תחמוצות מורכבות מוקפות מרחבית

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

fabrication-of-spatially-confined-complex-oxides

Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K Views.  Oak Ridge National Laboratory. אנו מתארים את השימוש בטכניקות תיל מליטה כדי ליצור התקני תחמוצות מורכבים בקנה מידה מיקרומטר פעם תצהיר לייזר (PLD), photolithography ו. PLD מנוצל לגדול סרטים דקים epitaxial. טכניקות photolithography וחוט מליטה הם הציגו כדי ליצור התקנים מעשיים למטרות מדידה.

Video: Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

מדידת מרחבית ופיזור אור directionally-משתנה מחומר ביולוגי

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic (VES) fluids. The measurements are made for particles settling in unbounded fluids&#160;and fluids between parallel walls. VES fluids over a wide range of rheological properties are prepared and rheologically characterized. The rheological characterization involves steady shear-viscosity and dynamic oscillatory-shear measurements to quantify the viscous and elastic properties respectively. The settling velocities under unbounded conditions are measured in beakers having diameters at least 25x the diameter of particles. For measuring settling velocities between parallel walls, two experimental cells with different wall spacing are constructed. Spherical particles of varying sizes are gently dropped in the fluids and allowed to settle. The process is recorded with a high resolution video camera and the trajectory of the particle is recorded using image analysis software. Terminal settling velocities are calculated from the data.
The impact of elasticity on settling velocity in unbounded fluids is quantified by comparing the experimental settling velocity to the settling velocity calculated by the inelastic drag predictions of Renaud et al.1&#160;Results show that elasticity of fluids can increase or decrease the settling velocity. The magnitude of reduction/increase is a function of the rheological properties of the fluids and properties of particles. Confining walls are observed to cause a retardation effect on settling and the retardation is measured in terms of wall factors.

This paper demonstrates the experimental procedure to measure terminal settling velocities of spherical particles in surfactant-based shear thinning viscoelastic fluids. Fluids over a wide range of rheological properties are prepared and settling velocities are measured for a range of particle sizes in unbounded fluids and fluids between parallel walls.

מדידה ניסיונית של מהירות יישוב של חלקיקים כדוריים בנוזלים ויסקואלסטיים לא מכופתרים ומרותקים על בסיס חומרים פעילי שטח

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

ייצור ננו-מבנה אטומי למעקב

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

ייצור של מערכים Nanocup זהב תקופתיים באמצעות Colloidal ליתוגרפיה

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental sciences and industrial applications owing to their periodic arrangement of nanopores with relatively high aspect ratio. However, the techniques reported so far, which could be only valid for mono-surface anodization, show critical disadvantages, i.e., time-consuming as well as complicated procedures, requiring toxic chemicals, and wasting valuable natural resources. In this paper, we demonstrate a facile, efficient, and environmentally clean method to fabricate nanoporous AAOs in sulfuric and oxalic acid electrolytes, which can overcome the limitations that result from conventional AAO fabricating methods. First, plural AAOs are produced at one time through simultaneous multi-surfaces anodization (SMSA), indicating mass-producibility of the AAOs with comparable qualities. Second, those AAOs can be separated from the aluminum (Al) substrate by applying stair-like reverse biases (SRBs) in the same electrolyte used for the SMSAs, implying simplicity and green technological characteristics. Finally, a unit sequence consisting of the SMSAs sequentially combined with SRBs-based detachment can be applied repeatedly to the same Al substrate, which reinforces the advantages of this strategy and also guarantees the efficient usage of natural resources.

A protocol for fabricating nanoporous anodic aluminum oxides via simultaneous multi-surfaces anodization followed by stair-like reverse biases detachments is presented. It can be applied repeatedly to the same aluminum substrate, exhibiting a facile, high-yield, and environmentally clean strategy.

Anodizations רב השטח בו זמנית ולהתנתקות הטיות הפוכה כמו מדרגות של אנודי אלומיניום תחמוצות ב גופרתית, חומצה אוקסלית אלקטרוליט

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...