著者は、彼らの支援のためにコロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所の量子エレクトロニクスとフォトニクス事業部内の個人を認識したいと思います。

これらの実験で使用したGaNナノワイヤは、Siの（111）基板9上に触媒を含まない分子線エピタキシー（MBE）によって成長させた。として成長したナノワイヤを有する基板からNW懸濁液を調製するための一般的な手順を図1に示されている。 1。ナノワイヤ懸濁製剤<ol><li>基板上に、成長したナノワイヤの小さい（&lt;5ミリメートル×5ミリメートル）の部分を切断する。 </li><li>イソプロパノール約1ミリリットル（IPA）で小さな栓をしたバイアルを埋める。 </li><li>基板からナノワイヤを除去するために約30秒間、キャップと超音波処理を閉じ、バイアルに切断された作品を配置します。一旦調製し、NW懸濁液は長期間生存可能のままである。 </li></ol> 2。基板準備使用される基板は、両面に熱成長SiO 2を 200nmのと（ρΩ〜0.001〜0.005 cm）の3インチのSiウエハ高濃度である。 <ol><li>エレメントの場合ctricalシリコン基板へのコンタクトが望まれている、以下の条件で、RIEエッチング装置を用いてウェハの裏面から酸化物をエッチング除去、O 2流量= 20 SCCM、CHF 3流量= 50 SCCM、-240 Vのバイアス、120 W 20分。このステップは、電子顕微鏡の間に試験片の充電を避けることができます。 </li><li>酸化物エッチング後は、5分間のアセトンを約100mLと千ミリリットルビーカーに三脚ホルダーを使用して、裏向きに浸すことできれいなウェーハ。 </li><li>アセトンからウェハを取り出して、すぐに廃溶媒のために使用される空の千ミリリットルのビーカー上で、IPAの噴出ボトルを使用して、ウエハの両面を洗い流してください。 </li><li> IPAを使用してステップ2を繰り返します。 </li><li>溶剤の廃棄物のビーカーの上に脱イオンH 2 Oでウェハを洗浄手順3を繰り返します。 </li><li>脱イオンH 2 Oを使用して、手順2を繰り返します</li><li>圧縮された乾燥N 2を用いてウェハの乾燥を吹く。 </li></ol> 3。ナノワイヤ散布<ol><li>クリーンWを切断4等しい4等分のafer。各四半期には、 図2AおよびBに示す一般的な地域で、その上に堆積した3接点パターンを持つことになります。 </li><li>懸濁液中で均一NW濃度を得るために分配する前NW懸濁液のバイアルを超音波処理。 </li><li>希望のドロップサイズ（3月30日μL）にマイクロピペットを設定し、バイアルから北西サスペンションを描く。 </li><li>分散のために使用される基板片（¼ウェハ）に乗り、NW懸濁液をエッジに離れて移動しないように、それがレベルであることを確認してください。 </li><li>接触パターンが堆積される一般的な領域におけるSi基板の（酸化）前面にNW懸濁液を分配する。同じエリアにあるNW懸濁液の場合は必要に応じて、金追加ドロップ、前回のドロップから溶媒を完全に蒸発した後。 </li><li>コンタクトパターンはである他の2分野について、手順3.4。以上から、NWサスペンションを分配しないでください交差汚染を避けるために、単一の基板片（¼ウェハ）上の1の成長ランより。基板上へのNW懸濁液の分散は、 図2CおよびDに示されている。 </li><li> NW懸濁液の最終滴が蒸発した後、三脚ホルダーに試料を下向きに配置し、穏やかに不要な不純物を除去するためにアセトンとイソプロパノールの連続浴に浸し。脱イオンH 2 Oですすぎ、そしてN 2で乾燥吹く。噴出ボトルを使用したり、表面からのNWの過剰除去を避けるためにこの洗浄工程中に溶剤を超音波処理しないでください。 </li></ol> 4。接触パターンのフォトリソグラフィ 〜20°Cと約40％の相対湿度の周囲条件を有するクリーンルーム内で接触パターンを作成するために標準的なフォトリソグラフィ技術を使用する。マスクアライナーの強度（4.6ステップ）、露出時間（ステップ4.8）と時間（ステップ4.9）を開発、機器依存のAになりますndは約0.5μmのアンダーカットリフトオフレジストで最大のパターン定義（LOR）を生成するために調整されるべきである。 <ol><li>スピンリフトオフは45秒（2）2,000 rpmで10秒間（1）を300rpmの二段階のレシピを用いて試料上にレジスト。 </li><li> 150〜170℃で5分間焼くホットプレート上のサンプルを配置</li><li>サンプルを取り外し、30秒間冷却した後、45秒間5,000 rpmで3秒（2）のために（1）を1,000 rpmの2段階のレシピを用いてフォトレジストの上で回転させます。 </li><li> 115℃で1分間焼くホットプレート上のサンプルを配置</li><li>サンプルは1分間冷却してください。 </li><li> 〜1.90 MW / cm 2の光強度にマスクアライナーを校正します。 </li><li>インストールされて接触パターンのための適切なマスクで、マスクアライナにサンプルをロードします。 </li><li>マスクに接触したサンプルを持参し、24秒間のサンプルを公開します。 </li><li> 21秒間の現像液のビーカーにサンプルを回転させることによってフォトレジストを開発しています。 </li><li>脱イオンH 2 Oですすぎ、乾燥ワットを吹くN 2番目。 </li></ol> 5。以前は金属堆積の試料の前処理 H 2 O浴：金属堆積のための電子ビーム蒸発器にサンプルをロードする前に、パターン化されたウエハーをUVオゾン処理し、HClを得た。 <ol><li> 80 SCCMの超高純度のO 2流量で10分間のUVオゾン発生器にロードしたサンプル。 </li><li>後のUVオゾン処理、塩酸の代わりサンプル：室温で1分間、H 2 O（1:10）溶液。 </li><li>脱イオンH 2 Oでサンプルをすすぎ、N 2でゆっくりと乾燥吹く。 </li></ol> 6。お問い合わせ金属の電子ビーム蒸着<ol><li>すぐに前処理した後、電子ビーム蒸着装置内のネジを使用して、プラテンとクリップと安全なプラテンにサンプルをマウントします。十分なNiとAuを蒸着のために利用可能であることを確認してください。 </li><li>圧力は1.3×10 -3、P以下になるまでチャンバーをポンプダウン（1μTorr）は（一​​晩ポンプが必要になる場合があります）。 </li><li> 10 kVの高電圧を設定し、5 rpmでのサンプルの回転を始める。シャッターが閉じていることを確認します。 </li><li>ニッケルるつぼを選択して、結晶数のモニターにニッケルのためのパラメータを入力します。預金は50nm〜0.1ナノメートル/秒の蒸着速度でのNi（500Å）。 </li><li>ニッケル源が十分に（〜15分）を冷却した後、金坩堝に切り替えたAuのものにパラメータを変更し、〜0.1nm /秒の成膜速度で金の堆積は100nm（1,000Å）。 </li><li>金坩堝（〜10分）を冷却した後、チャンバーベント、サンプルプラテンをアンロードします。金属の厚さが不明な場合には、Ni / Auから厚さを決定するためにプロフィルを使用しています。 </li></ol> 7。コンタクトメタルリフトオフ<ol><li>プラテンからサンプルを取り出して、フォトレジスト上に堆積した金属をリフトオフする数時間室温でフォトレジスト剥離浴に配置します。所望であれば、ACCELEに周り50〜60℃に浴温度を上昇させる率リフトオフ。 </li><li>金属が完全に外れない場合は、強制的に表面から残りの望ましくない金属を除去するリムーバーPGの噴出ボトルを使用しています。これはナノワイヤーは、金属から自由になることがありますので、サンプルを超音波処理しないでください。 </li><li>溶剤の廃棄物のビーカーにIPAでサンプルからリムーバーPGを洗い流し、清潔なIPAをビーカーにサンプルを配置します。 </li><li>その後、繰り返し脱イオンH 2 Oを用いて、ステップ7.3とは、N 2を使用してサンプルの乾燥を吹く。 </li></ol> 8。接触アニールアニールされたデバイスと、これらを比較するために、コンタクトアニール前の試験装置。プロセスガスとして超高純度のN 2 / O 2（3:1）で急速熱アニール（RTA）を用いたNi ​​/ Au膜のコンタクトアニールを行う。 <ol><li>金属接点が堆積後に平衡に達している確実にするために、サンプルをアニール前の接触金属を除去した後、少なくとも24時間待ってください。 </li><li&gt;任意のサンプルなしで5分間650℃の温度で、N 2 / O 2を実行して、RTAをパージします。 </li><li>負荷サンプルと1.4 SLPMにN 2 / O 2の流量を調整する。 </li><li> 10分間550℃でアニールサンプル。昇温速度は、約500°C /分であった。 </li></ol> 9。にNi / Au膜除去のNi / Au膜の除去が破壊的なプロセスであるため、デバイスは典型的に画像化し、この工程の前にテストされる。のNi / Au膜を除去するための手順は、 図3に示されている。 <ol><li>にNi / Au膜を除去する前に、コンタクトアニール後少なくとも24時間待ってください。 </li><li>関心領域からのサンプルの一部を切断する。サンプルのサイズは、関心のある領域に触れることなくピンセットで端をつかむためには十分な大きさであることを確認します。 </li><li> SEMピンスタブはマウントが容易に移動または取り出すことができるようなホルダーにマウント固定する。 </li><li> Cの一部を配置マウント表面に平らなonductiveカーボンテープ。カーボンテープ片が除去される膜の面積よりも大きくなければならない。取付面の正確な大きさである導電性カーボン]タブでは、このアプリケーションに非常に適しています。じっくりと表面はできるだけ平滑であることを確認するためのマウント面にカーボンテープまたはタブを適用します。 </li><li>それがしっかりと実装面に付着されるように、指を使って、テープの裏を取り外す前に、テープを強く押してください。テープをサンプルに外れないように、これは非常に重要です。 </li><li>切断された試験片を取り、優しくピンセットで扱うために使用した試料の面積は、エッジ（ 図3A）をオフにぶら下がっているように、マウントの縁に沿ってカーボンテープ上に直接関心領域を置く。サンプルは、テープ上に配置された後にNi / Au膜を破壊しないようにするために再配置するためにそれを削除しないでください。 </li><li>しっかりと下に押して、試料の背面に鉗子（ 図3B）を用いて。これは、試料が破断する可能性があるため、マウントエッジの周りに試料上にあまりにもハード押さないように注意してください。 </li><li>基板を除去するには、清潔なかみそりの刃またはメスを取り、優しくサンプル（ 図3C）の縁に沿って基板とテープの間にそれを微調整。慎重に基板が簡単にピンセットでそれをつかんで引き剥がすことができるようになるまでもう少しかみそりの刃を毎回少しずつ動かし、このプロセスを繰り返します。あまりにも多くの力を利用して、サンプルを破ることができる。基板と抜けテープを保つために、（ 図3C）基板をこじ開け際に、基板に隣接しているテープの領域にピンセットまたはプローブを配置します。アニールされたNi ​​/ Au膜は、テープ（ 図3D）に付着したままにしてください。平均して、このステップが完了するのに約1分かかります。 </li><li>画像、できるだけ早くので、SEMを使用して、新しく削除にNi / Au膜それが汚染される前に、フィルムの新しく公開されたインターフェースを観察するのです。 </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>

利害の対立がないと宣言。

提示された技術は、接触/基板と単NW·デバイスの接触/ NW微細構造の分析を可能にする。この技術の主な利点は、低コストとシンプルさです。これは、基板との大規模なだけでなく、個々のNWとサブマイクロメートルスケールでの接触界面の定性的および定量的分析を可能にする。試料取付用膜除去及びSEMピンスタブのカーボンテープを用いることにより、分析がクリーン低圧環境を必要と特?...

単一NWデバイスは、絶縁基板上にNW懸濁液を分散させ、ランダムに形成された二端子デバイスをもたらす従来のフォトリソグラフィおよび金属堆積を介して、基板上の接触パッドを形成することによって作製される。 Siウエハ上に厚いSiO 2膜は、典型的には、絶縁性基板1,2として使用される。 SiO 2表面上に堆積された金属は、熱処理に起因する共通の問題は、金属/ SiO 2界面におけるボイドの発生である。割れや金属膜の剥離に加えて、このボイドの形成は、負の接触面積の減少による抵抗の増加によるデバイス性能に影響を与えることができる。 2 / O 2雰囲気、Nで酸化にNi / Auコンタクトは、p型GaN 3-7に適用される主要な接触方式である。 N 2 / O 2中での熱処理中に、NiをNiOとを形成するために表面に拡散し、Auが拡散するまで基板表面。 本研究では、接触/ NWおよびコンタクト/ SiO 2の界面での過度のボイド形成をSiO 2 8上のナノワイヤへのNi / Auから接点のアニール中に起こることが示された。アニールされたNi / Au膜の表面形態は、しかしながら、空隙の存在またはボイドが発生した程度を示すものではない。この問題に対処するために、我々は、基板とナノワイヤとの接触界面を分析するためのSiO 2 / Si基板からのNi / Auの接点とGaNナノワイヤを除去するための技術を開発した。この技術は、基板への密着性が悪い任意の接触構造を除去するために使用することができる。それらの中に埋め込 ​​まれたGaNナノワイヤを有するNi / Au膜を、カーボンテープを有するSiO 2基板から除去される。カーボンテープは、いくつかの他のツールと​​一緒に、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、特徴づけのための標準ピンマウントに接着されている。 FABの詳細な手順GaN単NWデバイスのrication及びそれらの接触界面の形態の分析が記載されている。

<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

SiO 2の上に製造されたGaN単ナノワイヤ（NW）デバイスは、接触/ SiO 2界面でのボイド形成の発生により、アニール後の強力な劣化を示すことができる。このボイド形成は、亀裂や抵抗を増加させるか、NW機器の完全な故障につながることができ、金属膜の剥離が発生する可能性があります。ボイド形成に関連する問題に対処するために、この技術は、コンタクト/基板とGaN単NWデバイスの接触/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、基材からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。この手順は、基板とナノワイヤとの接触膜の密着度を決定し、基板とナノワイヤーとの接触界面の形態および組成物の特徴付けを可能にする。この技術は、NW懸濁液aから残る残留汚染の量を評価するために有用であるND NW-SiO 2表面上のフォトリソグラフィ工程から前金属堆積。この手順の詳細なステップは、SiO 2基板上にMgドープGaNナノワイヤにアニールしたNi ​​/ Auの接点の除去のために提示されています。

カーボンテープを用いて、SiO 2基板から除去焼きなましのNi / Au膜上のSEM分析の例を図4に示す。除去前にNi / Auからコンタクトの表面は、 図4Aに示されている。除去後、その特定のNi / Au膜の同じ領域の下側は、図4Bに示されている。両者の関係が存在する場合に表面と裏面形態の比較を判断するのに役立ちます。二つの画像を比較すると、例えば、...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

技術は、単一のGaNナノワイヤーデバイスの接触/基板とコンタクト/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、それらの基質からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。

シングルGaNナノ細線デバイスのための接触界面の解析

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

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Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K ビュー.  National Institute of Standards and Technology. 技術は、単一のGaNナノワイヤーデバイスの接触/基板とコンタクト/ NWインタフェースの検査と特徴付けを可能にするために、それらの基質からのNi / Auのコンタクト金属膜を除去するように開発された。 

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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 ...

工学

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.

分析マイクロ流体デバイスの熱測定技術

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.

真空熱蒸発によりビスマスナノワイヤーアレイの成長シードレス

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.

PMMAおよびCOPマイクロ流体デバイスの作製のための溶剤接着

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.

眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論

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.

誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤ デバイス作製のための低コストの方法

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.

大型単層長方形 SnSe フレークの大気圧作製

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.

生体の屈折率-屈折率整合素子の作製

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.

Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽電池における銀ナノワイヤー電極とCdSバッファー層間の堅牢なナノスケール接触の製造

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.

デジタル画像相関を用いた溶接試料の共振疲労試験における亀裂モニタリング

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