Os autores gostariam de agradecer as pessoas na Divisão do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Boulder, CO para a sua assistência Quantum Electronics and Photonics.

O GaN NWs utilizado nestas experiências foram cultivadas por epitaxia livre de catalisador feixe molecular (MBE) sobre Si (111) substratos 9. O procedimento geral para a preparação da suspensão NW a partir do substrato com o NWs como adulto é ilustrada na Figura 1. 1. Preparação Nanowire Suspensão <ol><li> Clivar um pequeno (&lt;5 mm x 5 mm), peça de NWS como cultivadas sobre o substrato. </li><li> Encher um pequeno frasco com tampa, com cerca de 1 ml de isopropanol (IPA). </li><li> Coloque a peça clivada no frasco, fecha a tampa e sonicado em cerca de 30 segundos, a fim de remover o NWs a partir do substrato. Uma vez preparada, a suspensão NW permanece viável por um período de tempo prolongado. </li></ol> 2. Preparação do substrato Os substratos utilizados são fortemente dopado (ρ ~ 0,001-0,005 Ω-cm) de 3 polegadas de Si wafers com 200 nm de termicamente crescido SiO 2 em ambos os lados. <ol><li> Se elementoctrical contato com o substrato de silício é desejada, gravar fora do óxido da parte traseira da bolacha usando um etcher RIE com as seguintes condições, fluxo de O 2 = 20 sccm, CHF 3 fluxo = 50 sccm, -240 V viés, 120 W para 20 min. Este passo também ajuda a evitar o carregamento da amostra durante a microscopia electrónica. </li><li> Após etch óxido, bolacha limpo submergindo-o de bruços usando um suporte de tripé para uma proveta de 1000 ml com ~ 100 ml de acetona por 5 min. </li><li> Retirar bolacha a partir de acetona e enxaguar imediatamente ambos os lados da bolacha usando um esguicho de IPA através de uma vazio 1,000 ml copo, que será usado para os resíduos de solvente. </li><li> Repita o passo 2 usando IPA. </li><li> Repetir o passo de lavagem três a bolacha com H2O desionizada sobre o copo de resíduos de solvente. </li><li> Repita o passo 2 com H 2 O. deionizada </li><li> Sopre bolacha seca usando N seco comprimido 2. </li></ol> 3. Nanowire Dispersão <ol><li> Cleave a limpo wafer em 4 quartos iguais. Cada quarto terá três padrões de contato depositado nele nas áreas gerais apresentadas nas Figuras 2A e B. </li><li> Sonicar o frasco de NW suspensão antes da distribuição, a fim de obter uma concentração NW uniforme na suspensão. </li><li> Definir a micropipeta para o tamanho de gota desejado (3-30 ul) e extrair a suspensão NW do frasco. </li><li> Tome peça substrato ¼ (bolacha) que irá ser utilizado para a dispersão e garantir que ele é o nível de modo que a suspensão NW não migrar para as orlas. </li><li> Dispensar a suspensão para a NW (oxidada) da superfície frontal do substrato de Si na área geral em que o padrão de contacto vai ser depositado. Se desejado, gotas adicionais de depósito de suspensão a NW na mesma área, depois de o solvente a partir da queda anterior foi completamente evaporado. </li><li> Repita o passo 3.4 para os outros 2 áreas onde um padrão de contato será. Não dispensa a suspensão NW de maiscrescimento de 1 corrida em uma única peça de substrato (¼ wafer), a fim de evitar a contaminação cruzada. A dispersão da suspensão NW sobre o substrato encontra-se ilustrada nas Figuras 2C e D. </li><li> Após a queda final NW suspensão tenha evaporado, coloque o rosto amostra para baixo em um suporte tripé e mergulhar suavemente em banhos sucessivos de acetona e isopropanol para remover as impurezas indesejadas. Enxágüe em H2O desionizada e seque em N 2. Não utilizar garrafas de esguicho ou sonicar o solvente durante o processo de limpeza para evitar a remoção do excesso de NWS a partir da superfície. </li></ol> 4. Fotolitografia de Contato Padrão Use técnicas de fotolitografia padrão para criar o padrão de contato em uma sala limpa com condições ambientais de ~ 20 ° C e ~ 40% de umidade relativa. Intensidade Máscara alinhador (passo 4.6), tempo de exposição (passo 4.8) e desenvolver tempo (passo 4.9) será-equipamento dependente de umaª deve ser ajustado para produzir máxima definição padrão com um lift-off-resistir (LOR) undercut de cerca de 0,5 m. <ol><li> Rotação lift-off para resistir a amostra usando uma receita de dois passos de (1) 300 rpm durante 10 segundos (2) 2.000 rpm durante 45 segundos. </li><li> Colocar a amostra em um prato quente para assar por 5 min a 150-170 ° C. </li><li> Remover a amostra e deixa-se arrefecer durante 30 segundos e, em seguida girar a fotorresistência usando uma receita de dois passos de (1) 1.000 rpm durante 3 segundos (2) a 5000 rpm durante 45 segundos. </li><li> Colocar a amostra em um prato quente para assar por 1 min a 115 ° C. </li><li> Deixar a amostra esfriar por 1 min. </li><li> Calibrar alinhador de máscara para uma intensidade de luz de ~ 1,90 mW / cm 2. </li><li> Carregar amostra em alinhador de máscara, com a máscara apropriada para o padrão de contato instalado. </li><li> Trazer amostra em contato com máscara e expor a amostra para 24 seg. </li><li> Desenvolver photoresist agitando amostra num copo de desenvolvedor para 21 seg. </li><li> Lavar com H2O desionizada e seque wom N 2. </li></ol> 5. Exemplo de pré-tratamento Antes de Metal Deposition Antes de carregar as amostras para o evaporador de feixe de electrões por deposição de metais, dá a bolacha modelado um tratamento com ozono de UV e um HCl: H 2 O banho. <ol><li> Amostras de carga em gerador de ozônio UV por 10 min com um O 2 vazão ultra-alta pureza de 80 sccm. </li><li> Depois de tratamento com ozono de UV, as amostras no lugar uma HCl: H 2 O solução (1:10) durante 1 min à temperatura ambiente. </li><li> Enxágüe amostras com H2O desionizada e seque delicadamente com N2. </li></ol> 6. Feixe de elétrons de evaporação de Contact Metals <ol><li> Imediatamente após o pré-tratamento, montar as amostras aos placa com parafusos e grampos e placa segura no evaporador e-beam. Certifique-se de que suficiente Ni e Au estão disponíveis para a deposição. </li><li> Pump down câmara até que a pressão está abaixo de 1,3 x 10 -3 Pum (1 μTorr) (pode exigir a bomba durante a noite). </li><li> Jogo de alta tensão a 10 kV e começar a rotação de amostras de 5 rpm. Certifique-se de obturador está fechado. </li><li> Selecione o cadinho Ni e inserir parâmetros para Ni no monitor de freqüência de cristal. Depósito de 50 nm (500 Å) de Ni a uma velocidade de deposição de ~ 0,1 nm / s. </li><li> Quando a fonte Ni ter arrefecido o suficiente (~ 15 min), mude para Au cadinho, alterar os parâmetros para os de Au, e depósito de 100 nm (1.000 Å) de Au a uma taxa de deposição de ~ 0,1 nm / seg. </li><li> Uma vez Au cadinho ter arrefecido (~ 10 min), vent câmara e descarregar amostra de exposição. Se não tiver certeza de espessura do metal, use um perfilômetro para determinar a espessura Ni / Au. </li></ol> 7. Contato Metal Lift-off <ol><li> Retirar amostras de rolo e coloque em banho de stripper photoresist à temperatura ambiente durante algumas horas para retirar o metal depositado sobre o fotorresiste. Se desejado, elevar a temperatura do banho para cerca de 50-60 ° C para aceletaxa de decolagem. </li><li> Se o metal não sair completamente, use uma garrafa de esguicho de Removedor de PG para remover à força o metal indesejada restante da superfície. Não sonicate a amostra, porque isso pode fazer com que os nanofios de se libertar do metal. </li><li> Enxaguar o removedor PG da amostra com IPA em um copo de resíduos de solventes e colocar amostra para um copo de limpeza IPA. </li><li> Repita o passo 7.3 usando H2O desionizada e, em seguida, explodir a seca de amostra usando N2. </li></ol> 8. Contato Anneal Dispositivos de teste antes da anneal contato, a fim de compará-los com dispositivos recozidos. Realize o anneal contato dos filmes de Ni / Au usando um annealer térmico rápido (RTA) com ultra-alta pureza N 2 / O 2 (3:1), como o gás de processo. <ol><li> Espere pelo menos 24 horas após a remoção do contato de metal antes de amostras de recozimento, para garantir que os contatos de metal atingiram o equilíbrio após a deposição. </li><li&gt; Purgar a RTA, executando o N 2 / O 2 a uma temperatura de 650 ° C durante 5 minutos, sem quaisquer amostras. </li><li> Amostras de carga e ajustar a taxa de fluxo de N 2 / O 2-1,4 SLPM. </li><li> Amostras de recozimento a 550 ° C durante 10 min. A taxa de rampa de temperatura foi de ~ 500 ° C / min. </li></ol> 9. Remoção de Ni / Au Film Uma vez que a remoção do Ni / Au película é um processo destrutivo, os dispositivos são tipicamente analisados ​​e testados antes de este passo. O procedimento para a remoção do filme de Ni / Au é ilustrada na Figura 3. <ol><li> Espere pelo menos 24 horas após o contato anneal antes de remover a Ni / Au filme. </li><li> Clivar um pedaço da amostra a partir da área de interesse. Certifique-se de tamanho da amostra é grande o suficiente, a fim de agarrar as bordas com uma pinça, sem tocar a área de interesse. </li><li> Garantir um pino suporte de SEM montar em um suporte de tal forma que a montagem pode ser facilmente deslocado ou retirado. </li><li> Coloque um pedaço de conductive plana fita de carbono na superfície do suporte. O pedaço de fita de carbono deve ser maior do que a área da película que está a ser removido. Um guia de carbono condutora que é o tamanho exato da superfície da montagem funciona muito bem para esta aplicação. Aplique a fita de carbono ou guia para a superfície da montagem devagar e com cuidado para garantir que a superfície é o mais suave possível. </li><li> Antes de retirar o apoio da fita, usando um dedo, pressione com força na fita para que ele esteja firmemente aderindo à superfície da montagem. Isto é muito importante para que a fita não sair com a amostra. </li><li> Pegue um pedaço de amostra clivada e deite cuidadosamente a área de interesse diretamente sobre a fita de carbono ao longo da borda da montagem de modo que a área da amostra que foi usado para a manipulação com pinças está pendurado para fora da borda (Figura 3A). Depois da amostra foi colocada em fita, não removê-lo para o reposicionamento, a fim de evitar a destruição da Ni / Au filme. </li><li> Pressione firmemente para baixo empara a parte de trás da amostra usando uma pinça (Figura 3B). Tome cuidado para não pressionar demasiado duro sobre a amostra em torno da montagem bordas, porque isso pode fazer com que a amostra de quebrar. </li><li> Para remover o substrato, tomar uma lâmina de bisturi limpa ou suavemente e empurrá-lo entre o substrato e a fita ao longo das bordas da amostra (Figura 3C). Repita atentamente este processo, empurrando a lâmina de barbear um pouco mais de cada vez até que o substrato pode ser facilmente arrancado, agarrando-o com uma pinça. Usando muita força pode quebrar a amostra. Para manter a fita saindo com substrato, colocar um par de fórceps ou de uma sonda para a região da fita que é adjacente ao substrato quando o substrato erguer fora (Figura 3C). O recozido Ni / Au película deve permanecer aderida à fita (Figura 3D). Em média, esta etapa vai levar cerca de 1 min para completar. </li><li> Imagem do recém-removido Ni / Au filme usando SEM o mais breve possível para que ums para observar a interface recém exposta da película antes que fique contaminado. </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>

Não há conflitos de interesse declarados.

A técnica apresentada permite a análise do contato / substrato e contato / NW microestrutura de dispositivos NW individuais. As principais vantagens desta técnica são seu baixo custo e simplicidade. Ela permite a análise qualitativa e quantitativa da interface de contacto em larga escala com o substrato, bem como numa escala submicrométricas com NWs individuais. O uso de fita de carbono para a remoção de cinema e SEM pinos tocos para montagem amostra tornar possível a análise utilizando técnicas de caracteriz...

Dispositivos standard-NW são feitas por dispersão de uma suspensão NW sobre um substrato isolante, formando almofadas de contacto sobre o substrato por meio de fotolitografia convencional e deposição de metal, o que resulta em dispositivos de dois terminais formadas aleatoriamente. Uma espessura de filme de SiO2 numa bolacha de Si é tipicamente utilizado como um substrato isolante 1,2. Para metais depositados sobre uma superfície de SiO2, um problema comum, resultante do tratamento térmico é a ocorrência de formação de vazios no / SiO 2 de ligação de metal. Em adição à fissuração e deslaminação da película de metal, isto a formação de vazios pode afectar negativamente o desempenho do dispositivo a partir de um aumento na resistência causada por uma redução da área de contacto. Ni / Au contatos oxidados em N 2 / O 2 atmosferas são o esquema de contato predominante aplicado a p-GaN 3-7. Durante o tratamento térmico de uma N 2 / O 2, o Ni se difunde para a superfície para formar NiO e Au difunde-se para osuperfície do substrato. Neste trabalho, a formação de vácuo excessivo nas duas interfaces de contato / NW e contato / SiO foi mostrado para ocorrer durante o tratamento térmico de Ni / Au contatos para NWs em SiO 2 8. A morfologia da superfície do recozido Ni / Au película, no entanto, não indica a existência de espaços vazios, ou o grau para o qual ocorreu a formação de vazios. Para resolver este problema, foi desenvolvida uma técnica para a remoção de Ni / Au contatos e GaN NWs de SiO 2 / substratos de Si, a fim de analisar a interface do contato com o substrato e pela NWS. Esta técnica pode ser utilizada para a remoção de qualquer estrutura de contacto que tem uma fraca adesão ao substrato. Os Ni / Au filmes de GaN NWs embutidos nelas são removidos do substrato SiO2 com fita de carbono. A fita de carbono é aderido a um pino padrão de montagem para a caracterização de uso de microscopia eletrônica de varredura (SEM), juntamente com várias outras ferramentas. O procedimento detalhado para a FABrication de simples dispositivos e análise de sua interface morfologia contato GaN NW são descritos.

<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

Nanofios de GaN único (NW) dispositivos fabricados em SiO 2 pode apresentar uma forte degradação após recozimento, devido à ocorrência de formação de vazios no contacto / SiO 2 de interface. Esta formação de vazios podem causar fissuras e delaminação da película de metal, o que pode aumentar a resistência ou levar a uma falha completa do dispositivo NW. A fim de abordar questões relacionadas com a formação de vácuo, uma técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal a partir de substratos para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de simples dispositivos de GaN NW. Este procedimento determina o grau de adesão das películas de contacto com o substrato e NWs e permite a caracterização da morfologia e da composição da interface de contacto com o substrato e nanofios. Esta técnica também é útil para avaliar a quantidade de contaminação residual que permanece a partir da suspensão NW umnd de processos fotolitográficos na superfície do NW-SiO 2 antes da deposição dos metais. As etapas detalhadas deste procedimento são apresentados para a remoção de recozido Ni / Au contactos para Mg-dopado GaN NWs sobre um substrato de SiO 2.

Um exemplo de análise em MEV em recozidos Ni / Au películas removidas do substrato de SiO 2, utilizando fita adesiva de carbono é mostrado na Figura 4. A superfície de um Ni / Au contacto antes da remoção é mostrada na Figura 4A. O lado de baixo da mesma área do que em particular Ni / Au película depois de remoção é mostrada na Figura 4B. A comparação da superfície e a morfologia de baixo pode ajudar a determinar se existe uma relação entre o...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

A técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal do seu substrato para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de dispositivos de GaN nanofios individuais.

Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

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

analysis-of-contact-interfaces-for-single-gan-nanowire-devices

Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K visualizações.  National Institute of Standards and Technology.  A técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal do seu substrato para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de dispositivos de GaN nanofios individuais. 

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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 ...

Engenharia

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.

Técnicas de Medição térmicos em analíticos microfluídicos

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.

Crescimento sem sementes de bismuto Nanowire matriz via vácuo evaporação térmica

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.

Bonding solvente para Fabricação de PMMA e COP microfluídicos

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.

Metodologia baseada em Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) para avaliar quantitativamente a dispersão de luz para frente e para trás a partir de lentes intraoculares

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.

Dieletroforese assistida por fluxo: Um método de baixo custo para a fabricação de dispositivos de solução-processable nanofio de alto desempenho

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.

Fabricação de pressão atmosférica de grande porte camada única retangular SnSe flocos

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.

Fabricação de dispositivos de refração-índice-combinada para microfluídica biomédica

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.

Fabricação do contato de nanoscale robusto entre um elétrodo de nanowire de prata e a camada do amortecedor dos CdS em células solares do fino-filme do se2 de UC (em, GA)

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.

Monitoramento de crack em testes de fadiga de ressonância de espécimes soldados usando correlação de imagem digital

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