Research is carried out at the Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory, which is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-SC0012704.

주의 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하시기 바랍니다. 나노 물질은 대량의 대응에 비해 추가 위험이있을 수 있습니다. 공학적 관리 (흄 후드) 및 개인 보호 장비의 사용을 포함, 나노 물질 덮인 기판을 처리 할 때 모든 적절한 안전 방법을 사용하십시오 (보안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지, 신발 - 발가락을 휴관). 1. 준비 작업 <ol><li> 증착 시스템의 제조 <ol><li> 대기압에 증착 챔버와 벤트 챔버를 연다. 벤트 자동 대기 압력 챔버를 배출 시퀀스를 시작 제어 소프트웨어 인터페이스에서 &quot;시작 PC 벤팅&quot;버튼을 누름으로써 수행된다. 분위기 압력은 전면 액세스 도어를 당겨서 열고 챔버에 도달. </li><li> 열적 증발 한 쌍의 전극 사이에 텅스텐 증착 보트 (알루미나 코팅)을 탑재. 배치 1증발 보트에 G 비스무트 펠렛. </li><li> 마그네트론 스퍼터링 소스에 바나듐 스퍼터링 타겟을 탑재합니다. 스퍼터링 소스가 장착되지 않은 증착 시스템) 1.1.4 단계를 참조하십시오. </li><li> (선택, 스퍼터링 소스가 장착되지 않은 증착 시스템의 경우), 열 증착 한 쌍의 전극 사이에 텅스텐 증착 보트를 탑재. 증발 배에 0.5 g의 바나듐 슬러그를 놓습니다. </li><li> 증착 시스템의 전기 피드 스루에 폐쇄 루프 온도 컨트롤러 (온도 프로브 가열 / 냉각 전력이 두) 미니 바나나 커넥터를 연결합니다. </li></ol></li><li> 성장 기판의 제조 주 : 비스무트 나노 와이어의 형성은 선택 성장 기판에 민감하다. 유사한 결과는 유리 슬라이드, 규소 웨이퍼, 또는 금속 시트로부터 얻어졌다. 이는 기판이 증기 직전 세정한다 저자 추천증착 프로세스, 바나듐 하층의 일관된 접착력을 달성하기 위해서. 플라즈마 세정 및 습식 화학적 세정을 포함하는 다양한 기판 세정 기술은,인가 및 유사한 결과로 이어질 수있다. <ol><li> 산소 플라즈마에 의해 성장 기판 세정 <ol><li> 플라즈마 세정기로 성장 기판을 놓고 10 mTorr 이하의 그 기본 압력으로, 버튼 &quot;ON VAC&quot;을 누르면, 펌프 챔버. </li><li> 산소 가스 밸브를 열고 프론트 패널 버튼 &quot;ON GAS&quot;를 누름으로써 상기 챔버에 산소 가스를 도입하고 챔버 압력을 유지하는 &quot;INCR&quot;가스 유량 제어용 &quot;DECR&quot;버튼을 누름으로써 유량을 조정 약 100 mTorr로. </li><li> 전력 제어를위한 &quot;INCR&quot;및 &quot;DECR&quot;버튼을 눌러 20 W에 플라즈마 전력을 설정하고 버튼을 &quot;ON RF&quot;버튼에 의해 플라즈마를 점화. </li><li> 눌러 플라즈마를 끄기 전에 5 분 동안 기다립니다 &quot;; RF ON 블리드 &quot;버튼&quot;. 버튼을 눌러 챔버 벤트 &quot;및 기판을 검색한다. </li></ol></li><li> 습윤 화학적 방법에 의해 성장 기판 세정 <ol><li> 비이커에 함유 아세톤 성장 기판을 담그고. 초음파로 비커를 놓고 최대 전력에서 2 분 동안 초음파 처리. </li><li> 비커에서 기판을 제거하고 30 초 동안 세척 병에서 절대 알코올의 흐름과 함께 그들을 씻어. </li><li> 질소 가스 스트림에서 기판을 건조. </li></ol></li></ol></li><li> 기판 로딩 및 증착 시스템 펌핑 <ol><li> 기판 홀더에 기판 온도 제어 어셈블리 마운트. </li><li> 펠티어 쿨러 / 히터 어셈블리의 상단에 성장 기판을 장착하는 스프링 클립을 사용합니다. </li><li> 증착 원을 대향 기판으로, 증착 챔버 내로 완전히 조립 기판 홀더를 마운트. 에 전기 피드 스루 연결펠티에 쿨러 / 히터 조립체. </li><li> 기판에 의도하지 않은 증착을 방지하기 위해 기판 ​​셔터를 닫는다. </li><li> 증착 챔버를 펌핑 시작. 펌핑은 자동베이스 압력으로 챔버를 펌핑 시퀀스를 시작 제어 소프트웨어 인터페이스에 &quot;PC 펌핑 시작&quot;버튼을 누름으로써 수행된다. </li></ol></li></ol> 비스무트 나노 와이어의 성장 (2) 주 : 상기 증착 챔버의 기본 압력은 2 아래 × 10-6 토르에 도달 할 때까지 실험은 다음 단계로 이동되지 않는다. <ol><li> 바나듐 하층의 성막 주 : 바나듐 하층이 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 될 때 최상의 실험 재현성이 달성된다. 스퍼터링 소스의 부재, 높은 재현성도 여전히 열 증착법을 이용하여 바나듐 하층을 증착함으로써 달성 될 수 있고, 증착 시스템이 제공 HASA 기저 압력 (≤ 5 × 10-7 토르). 자세한 내용은 3.1.2 단계를 참조하십시오. <ol><li> 마그네트론 스퍼터링 소스 바나듐 증착. <ol><li> 스퍼터링 소스에 아르곤 흐름을 시작합니다. 40 SCCM에 유량 설정. </li><li> 2.5 mTorr로의 챔버 압력 터보 분자 펌프의 회전 속도를 조정합니다. </li><li> 챔버는 서서히 정상 압력에 도달하면서, QCM에 두께 보정 계수를 설정한다. 바나듐, 밀도는 5.96 g / cm 3이고, Z-계수 0.530이다. </li><li> DC 스퍼터링 소스를 켜고 저자가 운영하는 증착 시스템의 경우 200-250 (W)의 전력을 설정, 증착 속도는이 전력에서 약 0.4 / 초이다. 기판 셔터를 개방하지 않고도, 2 분 동안 실행 소스를 유지한다. 주 : 바나듐 공급원에 자연 산화막이 신선한 바나듐 표면을 노출이 제거되는 단계를 통해. </li><li> 바나듐 depositio을 시작 기판 셔터를 엽니 다엔. 한편, 제로로 QCM의 누적 두께를 리셋. </li><li> 20 나노 미터의 겉보기 두께는 QCM 읽기 당 축적 될 때까지 침착을 계속합니다. 기판 셔터를 닫습니다. </li><li> 서서히 제로로 스퍼터 전력을 감소. 오프 소스를 켭니다. </li><li> 아르곤 흐름을 차단합니다. 그것의 전체 전력에 터보 분자 펌프를 돌려줍니다. </li></ol></li><li> 열 증착 원 바나듐 증착 (스퍼터링 소스가 장착되지 않은 증착 시스템, 선택적). <ol><li> 때문에 바나듐의 높은 융점 (1,910에 ° C)와 산화에 그 준비, 그것은 그것의 열 증발을 5 × 10-7 토르 이하의베이스 압력에서 실시하는 것이 권장된다. </li><li> QCM에 두께 보정 계수를 설정합니다. 바나듐, 밀도는 5.96 g / cm 3이고, Z-계수 0.530이다. </li><li> 바나듐 소스에 열 증발 전원을 켭니다.바나듐 슬러그가 녹아 때까지 천천히 텅스텐 보트에 난방 전력을 증가. </li><li> 기판 셔터가 닫혀으로 천천히 QCM 판독 당 이루어진다 2 Å / sec의 증착 속도까지 가열 전력을 증가시킨다. 바나듐 증착을 시작 기판 셔터를 엽니 다. 한편, 제로로 QCM의 누적 두께를 리셋. </li><li> 50 나노 미터의 명백한 두께가 축적 될 때까지 침착을 계속합니다. 기판 셔터를 닫습니다. </li><li> 서서히 제로로 열 증발 전력을 감소. 오프 소스를 켭니다. </li></ol></li></ol></li><li> 비스무트 나노 와이어의 증착 <ol><li> 상기 RT 또는 아래의 온도에서 증착을위한 비스무트, 온도 제어기에 원하는 값을 설정한다. 원하는 온도에 도달 할 때까지 기다립니다. </li><li> QCM에 두께 보정 계수를 설정합니다. 비스무트를 들어, 밀도는 9.78 g / cm 3이고, Z-계수 0.790이다. </li><li> 열 증발 전원 SU를 켭니다비스무트 소스에 pply. 천천히 QCM 판독 당 이루어진다 2 Å / sec의 증착율까지 텅스텐 보트로 가열 전력을 증가시킨다. </li><li> 비스무트 증착을 시작 기판 셔터를 엽니 다. 한편, 제로로 QCM의 누적 두께를 리셋. </li><li> 50 나노 미터의 명백한 두께가 축적 될 때까지 침착을 계속합니다. 기판 셔터를 닫습니다. </li><li> 서서히 제로로 열 증발 전력을 감소. 오프 소스를 켭니다. </li><li> 열 전기 냉각기 / 히터에 전원 공급 장치를 끄십시오. </li><li> 대기압에 증착 챔버와 벤트 챔버를 연다. 기판 홀더를 검색하고 비스무트 나노 와이어를 포함 기판을 수집합니다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hu, J. T., Odom, T. 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=Chemistry+and+physics+in+one+dimension:+Synthesis+and+properties+of+nanowires+and+nanotubes.">Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).</li><li>Akimov, A. V., 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=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Thurn-Albrecht, T., 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=Ultrahigh-density+nanowire+arrays+grown+in+self-assembled+diblock+copolymer+templates.">Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates.</a> Science. 290, 2126-2129 (2000).</li><li>Xia, Y. N., 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=One-dimensional+nanostructures:+Synthesis,+characterization,+and+applications.">One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications.</a> Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).</li><li>Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., 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=Growth+of+nanowire+superlattice+structures+for+nanoscale+photonics+and+electronics.">Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics.</a> Nature. 415, 617-620 (2002).</li><li>Yang, P. 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=Controlled+growth+of+ZnO+nanowires+and+their+optical+properties.">Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties.</a> Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).</li><li>Allen, J. E., 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=High-resolution+detection+of+Au+catalyst+atoms+in+Si+nanowires.">High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires.</a> Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).</li><li>Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+thermoelectric+transport+properties+of+cylindrical+Bi+nanowires.">Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires.</a> Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).</li><li>Isaacson, R. T., Williams, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alfv&#233;n-Wave+propagation+in+solid-state+plasmas.+III.+Quantum+oscillations+of+the+Fermi+surface+of+bismuth.">Alfv&#233;n-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth.</a> Phys Rev. 185, 682-688 (1969).</li><li>Sandomirskii, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+size+effect+in+a+semimetal+film.">Quantum size effect in a semimetal film.</a> Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).</li><li>Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+confinement+and+surface-state+effects+in+bismuth+nanowires.">Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires.</a> Physica E. 37, 194-199 (2007).</li><li>Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+absorption+in+bismuth+nanowires+resulting+from+quantum+confinement.">Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement.</a> Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).</li><li>Hofmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surfaces+of+bismuth:+Structural+and+electronic+properties.">The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties.</a> Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).</li><li>Huber, T. E., 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=Confinement+effects+and+surface-induced+charge+carriers+in+Bi+quantum+wires.">Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires.</a> Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).</li><li>Huber, T. E., 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=Surface+state+band+mobility+and+thermopower+in+semiconducting+bismuth+nanowires.">Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires.</a> Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).</li><li>Dresselhaus, M. 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=.">.</a> 23, 129-140 (2003).</li><li>Cheng, Y. -. T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-induced+growth+of+bismuth+nanowires.">Stress-induced growth of bismuth nanowires.</a> Appl Phys Lett. 81, 3248-3250 (2002).</li><li>Volobuev, V. V., 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+mechanism+of+Bi+nanowire+growth+from+Bi/Co+immiscible+composite+thin+films.">The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films.</a> J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).</li><li>Shim, W., 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=On-film+formation+of+Bi+nanowires+with+extraordinary+electron+mobility.">On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility.</a> Nano Lett. 9, 18-22 (2009).</li><li>Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+Mo+and+W+into+nanostructured+BiVO4+films+for+efficient+photoelectrochemical+water+oxidation.">Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).</li><li>Liu, M., 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=Surface-Energy+Induced+Formation+of+Single+Crystalline+Bismuth+Nanowires+over+Vanadium+Thin+Film+at+Room+Temperature.">Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature.</a> Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

비스무트 나노 와이어의 성장이 적어도 두 개의 증착 원, 바나듐 비스무트 용과 서로 물리적 기상 증착 시스템에서 수행되어야한다. 그것은 소스 중 하나는 바나듐의 증착을위한 마그네트론 스퍼터링 소스,하는 것이 좋습니다. 높은 진공 건조 스크롤 펌프에 의해 뒷받침 터보 분자 펌프에 의해 달성된다. 증착 시스템은 두께 시츄 모니터링에 대해 보정 한 수정 마이크로 저울 (QCM)을 갖추고...

나노 와이어는 하나의 차원에서 전하 캐리어 및 광자와 같은 다른 준 입자 및 플라즈몬의 전송을 제한. 따라서, 나노 와이어는 일반적으로 마이크로 / 나노 전자 공학, 포토닉스, 생물 의학, 환경 및 에너지 관련 기술의 응용 프로그램에 대해 그들에게 거의 무한한 가능성을 부여 소설, 전기, 자기 적, 광학적, 화학적 특성을 나타낸다. 1, 2를 지난 20 년 동안, 수많은 하향식 및 상향식 접근법 이러한 발전에도 불구하고 실험실 규모. 3-6 고품질의 금속 또는 반도체 나노 와이어의 광범위한 합성 개발되어, 각각의 접근법의 성공을위한 최종 제품의 특정한 고유 특성에 의존한다. 예를 들어, 인기있는 증기 - 액체 - 고체 (VLS) 방법은 나노 와이어의 합성에보다 높은 융점을 가지며, 촉매 &quot;종자&quot;대응 공융 합금을 형성한다. (7)을 따라서 반도체 물질에 더 적합특히 관심이 물질은 기존의 기술이 적용되지 않을 수 있습니다. 작은 간접 밴드 중첩 (0 K에서 -38 meV 인)와 유난히 빛을 전하 캐리어와 반 금속으로, 비스무트는 하나의 예이다. 벌크와 비교할 때 재료는 양자 구속이 좁은 밴드 갭 반도체에 비스무트 나노 와이어 또는 박막을 켤 수있다. 8-12 한편, 비스무트 형태의 표면을 준 이차원 금속 감소 차원에서 근본적으로 다른 동작 즉, 그것의 부피보다 훨씬 더 많은 금속이다. 13,14 그것은 비스무트의 표면이 2 × 10 4cm 2 V -1 초 -1의 전자 이동도를 실현하고 나노 와이어 형태의 화력에 강하게 기여하는 것으로 나타났다. 15을 이러한 전자 및 특정 열전 애플리케이션에서 비스무트 나노 와이어를 공부에 상당한 관심이있다. 12 ~ 16 그러나, 매우 낮은의 비스무트에 의한산화 융점 (544 K) 및 준비는, 높은 품질 및 기존의 증기 상 또는 용액 상 기술을 사용하여 단결정 비스무스 나노 와이어를 합성 할 과제로 남아. 이전에는 단일 결정 비스무트 나노 와이어 필름에 내장 된 스트레스의 출시에 기인한다 비스무트 박막의 진공 증착 동안 낮은 수율로 성장하는 몇 가지 그룹에 의해보고되었다. 17 ~ 20은 가장 최근에, 우리는 새로운 발견 고 진공하에 비스무트 열 증발에 기초하여 높은 수율로 단결정 비스무스 나노 와이어의 확장 형성을 유도되는 방법. (21) 이전에 비교하여이 방법을보고,이 기술의 가장 독특한 특징은 성장 기판은 갓 코팅 있다는 증착 이전에 비스무트 바나듐 나노 다공성 박막과. 후자의 열 증발하는 동안, 비스무트 증기는 밴의 나노 다공성 구조로 침투에이디 엄 필름과는 nanodomains 거기 응축. 바나듐 축합 비스무트 의해 습윤되지 않기 때문에, 함침 도메인은 계속해서 그 표면 에너지를 방출 바나듐 행렬로부터 expulsed된다. 그것은 수직 비스무트 나노 와이어를 형성 비스무트 nanodomains 제명의 연속이다. 비스무트 도메인 직경의 1-2 나노 미터이기 때문에, 그들은 실온에서 그들을 거의 용융 만드는 중요한 융점 억제 될 수 있습니다. 그 결과, 나노 와이어 성장은 RT 유지 기판과 진행한다. 한편, 비스무트 도메인의 이동이 열적으로 활성화 된 바와 같이, 나노 와이어의 길이 및 폭은 단순히 성장 기판의 온도를 조절함으로써 넓은 범위에 걸쳐 조정될 수있다. 상세한 프로토콜은 비디오 필드에 새로운 실무자 고진공, 산소가없는 환경에서 박막의 물리적 증착과 관련된 다양한 일반적인 문제를 방지하기위한 것이다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bismuth&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>556130</td>
			<td>Granular, 99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Slug</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42829</td>
			<td>3.175mm (0.125in) dia x 6.35mm (0.25in) length, 99.8%&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Sputtering Target</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>EJTVXXX253A2</td>
			<td>3.00&#34; Dia. x 0.125&#34; Thick, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179124</td>
			<td>&#62;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>33361</td>
			<td>Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafers</td>
			<td></td>
			<td>300 microns in thickness, (100) orientation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Filled Epoxy</td>
			<td>Circuit Works</td>
			<td>CW2400</td>
			<td>Two part conductive epoxy resin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat, Alumina Coated</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S9B-AO-W</td>
			<td>For bismuth thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S4-.015W</td>
			<td>For vanadium thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIE Plasma</td>
			<td>Nordson March</td>
			<td>CS-1701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVD 75 Vapor Deposition Platform</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>PEDP75FTCLT001</td>
			<td>Equipped with three thermal evaporation source and one DC magnetron sputtering source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Temperature Controller</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>MTTC-1410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PT1000 RGD</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>340912-01</td>
			<td>Temperature sensor for MTTC-1410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Module</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>56910-502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonicator</td>
			<td>Crest Ultrasonics</td>
			<td>Tru-Sweep 175</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

seedless growth of bismuth nanowire array via vacuum thermal evaporation

여기 씨앗 및 템플릿이없는 기술은 RT에서 고진공에서 열적 증발, 비스무트 나노 와이어를 성장하기 위해 스케일 러블 설명된다. 종래에 금속 박막, 열 증발 증착물의 제조에 비스무트 갓 마그네트론 스퍼터링 또는 열 증발에 의해 증착된다 RT 유지 바나듐 평면 박막 위에 수직 단결정 나노 와이어의 배열로 보유. 성장 기판의 온도를 제어함으로써, 나노 와이어의 길이 및 폭이 넓은 범위를 통해 조정될 수있다. 이 새로운 기술에 대한 책임 이전에 알려지지 않은 나노 와이어 성장 메커니즘입니다 바나듐 박막의 가벼운 다공성의 뿌리. 바나듐 기공에 함침, 비스무트 도메인 (~ 1 nm의)은 그 융점이 억제 과도한 표면 에너지를 가지고 연속적으로 나노 와이어를 형성하기 위해 바나듐 행렬에서 그들을 배출한다. 이 발견은 확장 기상 신디의 타당성을 보여고순도 ESIS는 촉매를 사용하지 않고 나노 물질.

마그네트론 스퍼터링, 열 증착 방법에 의해 형성된 바나듐 하층의 단면 SEM 이미지는 그림 2. 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지는 다른 기판 온도에서 형성 비스무트 나노 와이어 (도 3)에 대해 제공되게된다. 비스무트 나노 와이어의 결정 구조는 투과형 전자 현미경 (TEM), 선택 영역 전자 회절 (SAED) 및 X 선 회절 (XRD) 연구 (도 4)를 통해 결정된다. 에너지 분산 형 X 선...

Watch this Scientific Journal Video about Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation at JoVE.com

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

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

진공 열 증발을 통해 비스무트 나노 와이어 어레이의 씨앗 성장

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

seedless-growth-bismuth-nanowire-array-via-vacuum-thermal

Research

JoVE Journal

Engineering

8.3K 조회수.  Brookhaven National Laboratory. A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented. 

비디오: Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy and dynamics1-4. Fundamental studies of photoionization processes of biomolecules provide information about the electronic structure of these systems. Furthermore determinations of ionization energies and other properties of biomolecules in the gas phase are not trivial, and these experiments provide a platform to generate these data. We have developed a thermal vaporization technique coupled with supersonic molecular beams that provides a gentle way to transport these species into the gas phase. Judicious combination of source gas and temperature allows for formation of dimers and higher clusters of the DNA bases. The focus of this particular work is on the effects of non-covalent interactions, i.e., hydrogen bonding, stacking, and electrostatic interactions, on the ionization energies and proton transfer of individual biomolecules, their complexes and upon micro-hydration by water1, 5-9.
We have performed experimental and theoretical characterization of the photoionization dynamics of gas-phase uracil and 1,3-dimethyluracil dimers using molecular beams coupled with synchrotron radiation at the Chemical Dynamics Beamline10 located at the Advanced Light Source and the experimental details are visualized here. This allowed us to observe the proton transfer in 1,3-dimethyluracil dimers, a system with pi stacking geometry and with no hydrogen bonds1. Molecular beams provide a very convenient and efficient way to isolate the sample of interest from environmental perturbations which in return allows accurate comparison with electronic structure calculations11, 12. By tuning the photon energy from the synchrotron, a photoionization efficiency (PIE) curve can be plotted which informs us about the cationic electronic states. These values can then be compared to theoretical models and calculations and in turn, explain in detail the electronic structure and dynamics of the investigated species 1, 3.

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

A molecular beam coupled to tunable vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometer at a synchrotron provides a convenient tool to explore the electronic structure of isolated gas phase molecules and clusters. Proton transfer mechanisms in DNA base dimers were elucidated with this technique.

조정할 수있는 진공 자외선 (VUV) 싱크로트론 방사선으로 분자 빔 질량 분광법

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

연구

공학

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

단 하나의 GaN 나노 와이어 장치에 대한 문의 인터페이스의 분석

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

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including conductive, semi-conductive or nonconductive one-dimensional structures. This technique broadens the measurement scope of materials (conductive and nonconductive) and improves the accuracy and stability. If the sample (especially biomaterials, such as human head hair, spider silk, and silkworm silk) is not conductive, it will be coated with a gold layer to make it electronically conductive. The effect of parasitic conduction and radiative losses on the thermal diffusivity can be subtracted during data processing. Then the real thermal conductivity can be calculated with the given value of volume-based specific heat (&#961;cp), which can be obtained from calibration, noncontact photo-thermal technique or measuring the density and specific heat separately. In this work, human head hair samples are used to show how to set up the experiment, process the experimental data, and subtract the effect of parasitic conduction and radiative losses.

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials.

한 차원 고체 물질의 열 수송의 특성

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

폴라 유전체 액체에서 특히 전기 교량의 준비

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

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.

분석 미세 유체 장치의 열 측정 기술

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

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

진공 조건에서 반발 계수의 측정을위한 실험 장치 개발

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

어떻게 로터 게이지를 회전하기위한 진공 봄 전송 패키지를 빌드하는 방법

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was employed here for demonstration purposes. Multiple evaporation tests on the model compound as a humectant with various concentrations in solutions were conducted for comparison purposes. A conventional weight loss approach is known as the most straightforward, but time-consuming, measurement technique for evaporation rate detection. Yet, a clear disadvantage is that a large volume of sample is required and multiple sample tests cannot be conducted at the same time. For the first time in literature, an electrical impedance sensing chip is successfully applied to a real-time evaporation investigation in a time sharing, continuous and automatic manner. Moreover, as little as 0.5 ml of test samples is required in this impedance-based apparatus, and a large impedance variation is demonstrated among various dilute solutions. The proposed high-sensitivity and fast-response impedance sensing system is found to outperform a conventional weight loss approach in terms of evaporation rate detection.

This paper presents an impedance-based apparatus for evaporation rate detection of solutions. It offers clear advantages over a conventional weight loss approach: a fast response, high-sensitivity detection, a small sample requirement, multiple sample measurements, and easy disassembly for cleaning and reuse purposes.

증발 속도 검출을위한 고성능 임피던스 기반 플랫폼

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

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.

흐름 기반 Dielectrophoresis: 고성능 솔루션 처리 나노와이어 소자의 제조에 대 한 낮은 비용 방법

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