Crescimento de nanoformas dendríticos de ouro em substratos de silício revestidos de nitreto de titânio

Resumo

Este estudo apresenta um procedimento viável para sintetizar nanoformas dendríticos dourados em substratos de nitreto de titânio/silício. A espessura de nanoforests dendríticos do ouro aumenta linearmente dentro de 15 minutos de uma reação da síntese.

Resumo

Neste estudo, um sistema de sputtering do magnetron do impulso de alta potência é usado para revestir uma película Titanium Lisa e firme do nitreto (estanho) em wafers do silicone (si), e uma reação galvânica fluorada-assistida da recolocação (fagrr) é empregada para a deposição rápida e fácil do ouro nanoforests dendríticos (au DNFs) nos substratos TiN/si. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e padrões de espectroscopia de raios X de energia dispersiva de amostras de TiN/si e au DNFs/TiN/si validam que o processo de síntese é controlado com precisão. as condições de reação neste estudo, a espessura do au DNFs aumenta linearmente para 5,10 ± 0,20 μm dentro de 15 min da reação. Portanto, o procedimento de síntese empregado é uma abordagem simples e rápida para a preparação de compósitos au DNFs/TiN/si.

Introdução

As nanopartículas de ouro têm propriedades ópticas características e ressonâncias de Plasmon de superfície localizadas (lsprs), dependendo do tamanho e da forma das nanopartículas^1,2,3,4. Além disso, as nanopartículas de ouro podem aumentar significativamente as reações fotocatalíticas plasmonicas⁵. As nanoformas dendríticas empilhadas usando nanopartículas de ouro receberam considerável atenção por causa de suas áreas de superfície específicas notáveis e realce robusto de lspr^{6,7,8,9 ,10,11,12,13}.

O estanho é um material cerâmico extremamente duro e tem a estabilidade térmica, química, e mecânica notável. A lata tem propriedades óticas distintivas e pode ser usada para aplicações plasmônicas com luz visível-à-próxima-infravermelha^14,15. A pesquisa demonstrou que a TiN pode produzir melhorias no campo eletromagnético, semelhantes às nanoestruturas de au¹⁶. A deposição de cobre¹⁷ ou prata^18,19,20 em substratos de estanho para aplicações foi demonstrada. No entanto, poucos estudos foram realizados em materiais compósitos au/TiN para aplicações. Shiao et al. demonstraram, recentemente, potenciais aplicações de compósitos au DNFs/TiN para células fotoeletroquímicas²¹ e degradação química²².

Au pode ser sintetizado em um substrato TiN usando um FAGRR²³. A condição de deposição de au DNFs em TiN é crucial no desempenho das aplicações. Este estudo examina o crescimento de au DNFs em um substrato TiN-coated si.

Protocolo

1. preparação da amostra

1. Preparação da carcaça da lata usando um sistema sputtering do magnetron do impulso de alta potência
   1. Corte um 4 polegadas n-tipo wafer de silício em 2 cm x 2 cm amostras.
   2. Lave as amostras utilizando acetona, isopropanol e água desionizada.
   3. Seque-os usando um spray N₂ por 5 min.
   4. Coloc as amostras lavadas do si em um suporte da amostra e coloc o suporte da amostra em uma câmara da sputtering do magnetron do impulso High-Power (HiPIMS).
   5. Coloque um alvo de titânio com um diâmetro de 4 polegadas em um cátodos de sputtering.
   6. Reduza a pressão da câmara a menos de 8 x 10^-6 Torr usando uma bomba mecânica e um cryopump.
   7. Use HiPIMS para depositar uma camada de ti em uma bolacha de silício e depositar uma camada de estanho na camada de ti. Veja a tabela 1 para os parâmetros de deposição de camadas de ti e Tin em HiPIMS.
2. Au DNF preparação em substratos Tin/si
   1. Coloque 24 mL de uma solução de reagente compreendendo 10 mM de ácido cloráxico (HAuCl₄) e solução de óxido tamponado contendo 11,4% de NH₄F e 2,3% HF em um recipiente de Teflon medindo 5 cm x 5 cm x 5 cm.
   2. Mergulhe os substratos na solução de mistura por 3 min.
   3. Retire a amostra e lave-a com água desionizada.
   4. Seque a amostra utilizando o spray N₂ e, em seguida, incubar-o a 120 ° c durante 5 min para obter amostras de au dNFS/Tin/si.
   5. Repita a preparação de au DNF 10x.

examinação 2. Sample

1. Análise de microscopia eletrônica de varredura
   1. Cortar a amostra em 0,4 cm x 0,8 cm com uma caneta de tungstênio, e limpá-lo usando o N₂ spray.
   2. Revele uma película fina do pinta na amostra por um coater do Sputter do íon para 50 s.
   3. Coloque a amostra preparada em um instrumento de microscopia eletrônica de varredura (SEM).
   4. Obter imagens de sem pelo microscópio eletrônico de varredura e análise de elementos de conduta^21,22.
2. Análises de difração de raios X
   1. Coloque a amostra em um instrumento de difração de raios X (XRD).
   2. Obter padrões de XRD^21,22.

Resultados

A Figura 1 retrata imagens das preparações da amostra au dNFS/Tin/si. O wafer de silício era branco prateado (Figura 1a). A TiN/si foi amarela dourada e apresentava uma superfície homogênea (Figura 1b), que indicou o revestimento de estanho uniforme na bolacha de silício. Au DNFs/TiN/si foi marrom amarelado e menos homogêneo na superfície (Figura 1C) por causa da...

Discussão

Neste estudo, au DNFs com vários tamanhos de ramo foram decorados na superfície de TiN/si usando FAGRR. A deposição do au DNFs poderia ser identificada diretamente por uma mudança significativa na cor. A espessura do au DNFs em TiN/si aumentou para 5,10 ± 0,20 μm dentro de 15 min, e esse aumento na espessura pode ser expresso usando a seguinte equação linear: y = 0,296t + 0,649, onde o tempo variou de 1 a 15 min.

No FAGRR, a deposição de metal é afetada pela compo...

Materiais

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