Intel Corporation financiado este trabalho através de número de concessão 414305, e da Iniciativa Oregon Nanotecnologia e Microtecnologia (ONAMI) forneceu fundos correspondentes. Agradecemos o apoio e aconselhamento de Dr. James Blackwell em todas as fases deste trabalho. Agradecimentos especiais com Drew Beasau e Chelsea Bento de análise das estatísticas de posicionamento de partículas. Agradecemos ao professor Hall para uma leitura cuidadosa do manuscrito e Dr. Kurt Langworthy, da Universidade de Oregon, Eugene, OR, por sua ajuda com litografia de feixe de electrões.

1. derivatizar e caracterização da superfície das bolachas de silício <ol><li> Limpe a superfície de pastilhas usando Radio Corporation of America (RCA) de limpeza soluções SC1 e SC2. </li><li> Prepare SC1 e SC2 por volumetricamente misturando os seguintes produtos químicos: SC1: H2O 2: NH4OH: H2O = 1: 1: 5 v / v e SC2: H2O 2: HCI: H2O = 1: 1: 5 v / v. <ol><li> Imergir a bolacha em SC1 durante 10 min a 70 ° C, e, em seguida, executar uma lavagem com água desionizada. </li><li> Seguir um protocolo semelhante para SC2 (10 min a 70 ° C, seguido por uma lavagem). NOTA: O procedimento de limpeza remove impurezas orgânicas e iónicos e gera grupos silanol na superfície de óxido de silício das bolachas de silício. </li></ol></li><li> Derivatizar as superfícies das bolachas de silício com AATMS <ol><li> Incubar a placa de silício limpos em 0,05 M AATMS (preparado em dRY tolueno) a 80 ° C durante 20 min. Sonicar durante 5 min num sonicador de 100 W a temperatura ambiente no seio de tolueno puro durante 5 minutos e seco numa corrente de azoto gasoso. </li></ol></li><li> Caracterizar as superfícies das bolachas de silício derivatizados <ol><li> Medir o ângulo de contato usando um goniômetro e ImageJ software 25. </li><li> Determinar a espessura das películas utilizando um elipsómetro (fonte de luz laser He-Ne, λ = 632,8 nm, fixa o ângulo de incidência de 70 °) 25. </li><li> Estimar a composição elementar de superfície por espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) 25. </li></ol></li></ol> Padronização 2. E-beam <ol><li> fotorresistente spin-revestimento (2% de poli (metacrilato de metilo (PMMA) em anisole) em wafers derivatizados AATMS- a 4.000 rpm durante 60 s. </li><li> Prebake do filme a 180 ° C durante 120 segundos para secar a película de material fotosensitivo. </li><li> Medir a espessura da película fotorresistenteutilizando um elipsómetro. Certifique-se de que a fonte de luz laser He-Ne, λ = 632,8 nm, é fixado a um ângulo de incidência de 70 °. Optimizar a fase de amostra para maximizar o sinal do detector utilizando uma superfície reflectora, tal como pastilha de silício. Use o programa de medição elipsometria (GEMP) no PC ligado ao medir a espessura de filme fotorresistente; ele deve ser de cerca de 100 nm. </li><li> Exposição E-beam: <ol><li> Transferir a bolacha para uma câmara de alto vácuo de um alinhador de feixe de electrões. </li><li> Criar um padrão de furos de ponto de poker usando um feixe de electrões (30 kV tensão de aceleração, a corrente do feixe 37 pA) que passa através de uma abertura 10 mícrons e proporcionando uma dose de 24 uC / cm3. </li><li> Ajustar o tom padrão e dosagem conforme necessário para produzir um buraco-padrão de poker do tipo ponto do diâmetro desejado orifício (80 nm) e arremesso (200 nm). </li><li> Remover a bolacha a partir da câmara de feixe de electrões. </li></ol></li><li> Desenvolver o padrão litográfica: <ol><li> Iníciodesenvolvimento padrão em uma solução de metil-isobutil-cetona / álcool isopropílico (MIBK / IPA, 1: 3 (v: v)) durante 70 s. </li><li> Continuar a desenvolver ainda mais por imersão em IPA por 30 s. Concluir o desenvolvimento por lavagem em água deionizada por 30 s. Seca-se a bolacha em uma corrente de azoto gasoso. </li></ol></li></ol> 3. A deposição de PNB em buracos-E-feixe modelado NOTA: Deposição de PNB em furos estampados emprega dois métodos diferentes. <ol><li> Mergulhe wafers pré-modeladas em soluções PNB (método 1). <ol><li> Deixar a amostra no meio de suspensão PNB durante 24-48 horas, dependendo do tamanho do PNB e os diâmetros dos orifícios. Use a 20 nm, suspensão PNB cobertas de citrato contendo 7,0 x 10 11 PN / ml. NOTA: Pode-se utilizar um tamanho PNB 10-100 nm e uma faixa de concentração de 5,7 x 10 12-5,7 x 10 9 PN / mL, conforme previsto por Ted Pella. Note-se que a densidade de deposição obedecea lei de difusão ̴ (dT) 1/2, em que D e T são os coeficientes de difusão do tempo de nanopartículas e deposição, respectivamente (ou seja, as partículas mais pequenas levar um tempo mais curto para a deposição, como discutido na referência 20, Figura 2c). </li></ol></li><li> PNB Spray-Depósito À wafers padronizadas (método 2) <ol><li> Para depositar PNB por evaporação, pulverizar uma solução de PNB modelado sobre o substrato, colocado na horizontal. Orientar o pulverizador de mão (Método 2) de modo que a pulverização é dirigida perpendicularmente à superfície do substrato. </li><li> Pulverizar um volume suficiente da solução de suspensão, para molhar a superfície do substrato inteiro. NOTA: Pode ser necessário diluir a suspensão PNB por 10x para evitar forçando várias nanopartículas em um grande buraco. </li><li> Incubar as amostras numa placa quente mantida a 30-35 ° C para produzir a evaporação controlada durante 10 min. </li></ol></li><li> Após a deposição (por qualquer dos métodosMétodo 1 ou 2), ligeiramente ultrasonicate (100 W) as amostras em água desionizada durante 50 s e secos numa corrente de azoto gasoso. </li></ol> 4. Microscopia Eletrônica de Varredura de imagem NOTA: Existem dois tipos de estudos envolvidos convencional de cima para baixo e de imagem SEM transversal. <ol><li> Para top-down imagens SEM, use um E-beam tensão de aceleração de 5 kV com uma corrente de ~ 300 mA para evitar danos ao filme fotorresistente. Atenção: A tensão mais baixa possível e configuração atual são necessárias para reduzir as reacções em cadeia de cisão no fotorresiste. Estas reacções de cisão de cadeia reduzir a temperatura de transição vítrea do polímero, o que por sua vez afecta a temperatura operacional para o passo de resistir refluxo descrito abaixo. </li><li> Secção transversal de imagem: <ol><li> Sputter-coat 10 nm da película de ouro grossa sobre PMMA fotorresiste para evitar danos ion-beam. Use um feixe de iões Ga focado operado a 30 kV e 93pA para cortar através dos furos. Obter secção transversal imagens SEM pela inclinação da bolacha a partir da sua posição horizontal normal. </li></ol></li></ol> 5. Refluxo de PMMA Photoresist torno PNB nos orifícios modelados <ol><li> Aquecer os substratos modelado sobre uma placa quente a T refluxo (100 ° C) durante 3 min, o que é abaixo da temperatura de transição de vidro pré-determinado, Tg (110 ° C), de 950.000 g / mol PMMA; a taxa de refluxo para o polímero foi 1,7 ± 0,1 nm / s. Cuidado: refluxo significativamente mais rápida ocorreu para as áreas modelado que anteriormente tinham sido expostas ao de feixe de electrões durante o exame com microscopia electrónica de varrimento (SEM), talvez devido à clivagem da cadeia principal polimérica, durante a exposição ao feixe de electrões, que conduz a uma redução de Tg. Esta observação é apoiada pelos estudos de Keymeulen e colegas de trabalho, que observou que a exposição à radiação de raios-X reduziu a Tg de PMMA 26. </li></ol> 6. seco e Wet-etch <ol><li> Dry-etch para a duração suficiente (55 s) com o oxigênio-plasma para expor PNB coberto com uma fina película de PMMA após refluxo. monitorizar cuidadosamente a taxa de decapagem de PMMA filme como uma função do tempo utilizando um elipsómetro ou monitor de espessura da película fina. NOTA: A duração de gravação muito curto pode não expor os PNB, enquanto a gravura por muito tempo seria remover completamente o filme PMMA. Para 950 kDa PMMA, a taxa de corrosão foi de 1,5 nm / s, necessitando de 55 s de tempo de ataque. </li><li> PNB molhada por corrosão na parte inferior dos orifícios de contacto depois do refluxo, utilizando uma solução de iodo contendo 1,0 g de cristal de iodo (I 2), 4,0 g de iodeto de potássio (KI), e 40 mL de água desionizada, durante 10 min. NOTA: iodeto de potássio aumenta a solubilidade do iodo em solução e facilita gravura ouro. A reação de ouro com iodo (2AU + I 2 → 2 AUI) produz ouroiodeto, que é ligeiramente solúvel em solução aquosa à temperatura ambiente. </li></ol> 7. Cálculo da Particle Deslocamento, densidade, e Fill Fraction <ol><li> Localizando o centro do furo e do PNB deslocamento: <ol><li> Ao lado, desenhar linhas retas melhor ajuste horizontal e vertical através das linhas e colunas de furos, respectivamente, para centros de furos estabelecidos nas intersecções destas linhas (Figura 2A e 2B). Incluir pelo menos mais de 500 buracos nos cálculos. </li><li> Determinar a posição manualmente, R, de cada nanopartículas em relação ao centro do nanohole (isto é, o deslocamento) onde foi depositada (Figura 2b). </li></ol></li><li> Determinar a contagem de partículas contra histogramas de deslocamento usando um programa de planilha padrão. </li><li> O cálculo da densidade de partículas: ρ = N (número de partículas) / unidade de área (| iM 2): <ol&gt; <li> Em primeiro lugar, determinar a área anelar de um anel com uma largura fixa (≈R / 10, em que R é o raio do furo) e delimitada por dois raios (R1, R2), com um deslocamento de R (= (R 1 + R2) / 2); <img alt="equação 2" src="/files/ftp_upload/54551/eq2.jpg" /> . </li><li> Soma o número de partículas, N, na área a partir do histograma construído no passo 7.2, acima. </li><li> Repetir o procedimento como uma função de r para gerar cerca de 10 passos iguais que terminam no R = R, o raio do furo. </li></ol></li><li> Montar a densidade de partículas contra os dados de deslocamento a uma curva de Gauss usando um procedimento de mínimos quadrados não linear (Figura 2a, inserir) 20. Extrai-se a desvio padrão de deslocamento (deposição σ) para a deposição e da incerteza da sua montagem. </li><li> Repita o procedimento acimaprocedimento para os padrões obtidos SEM após a refluxo fotorresistente usando uma imagem SEM mostrado na Figura 2c. NOTA: Após os buracos de refluxo desaparecer, desenhar linhas horizontais e verticais melhor ajuste em posições PNB para determinar os valores de melhor ajuste para os centros de furos. Calcular os deslocamentos de partículas como no passo 7.1 e extrai-se o combinado σ total seguindo o protocolo delineado nos passos 7,2-7,4. NOTA: Aqui, combinada ou total refere-se ao deslocamento total do PIB devido às etapas de deposição e refluxo. </li><li> Determinar a fracção de enchimento por meio da estimativa da relação entre o número de orifícios preenchidos com o número total de orifícios, a Figura 2b. </li></ol>

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	<li>Moore, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cramming+more+components+onto+integrated+circuits.">Cramming more components onto integrated circuits.</a> Electronics. 38 (8), 114 (1965).</li><li>Moore, G. E., Allen, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithography+and+the+future+of+Moore's+law.">Lithography and the future of Moore's law.</a> SPIE Proc.: Advances in Resist Technology and Processing XII. 2438, 2-17 (1995).</li><li>Rayleigh, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+theory+of+optical+images,+with+special+reference+to+the+microscope.">On the theory of optical images, with special reference to the microscope.</a> The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and J. Sci. 42 (255), 167-195 (1896).</li><li>Levenson, M. D., Viswanathan, N. S., Simpson, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+resolution+in+photolithography+with+a+phase-shifting+mask.">Improving resolution in photolithography with a phase-shifting mask.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 29 (12), 1828-1836 (1982).</li><li>French, R. H., Tran, H. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersion+Lithography:+Photomask+and+Wafer-Level+Materials.">Immersion Lithography: Photomask and Wafer-Level Materials.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 39 (1), 93-126 (2009).</li><li>Borodovsky, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complementary+Lithography+at+Insertion+and+Beyond.">Complementary Lithography at Insertion and Beyond.</a> , (2012).</li><li>Reiser, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Photoreactive Polymers: the Science and Technology of Resists. , (1989).</li><li>Brunner, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+optical+lithography+will+live+forever.">Why optical lithography will live forever.</a> J. of Vac. Sci. &amp; Technol. B: Microelectronics and Nanometer Structures. 21 (6), 2632-2637 (2003).</li><li>Tran, H., Jackson, E., Eldo, J., Kanjolia, R., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+reactivity+of+bis-carbamate+photobase+generators.">Photochemical reactivity of bis-carbamate photobase generators.</a> , 1683-1688 (2011).</li><li>Hallett-Tapley, G. L., 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=Single+component+photoacid/photobase+generators:+potential+applications+in+double+patterning+photolithography.">Single component photoacid/photobase generators: potential applications in double patterning photolithography.</a> J. Mater. Chem. C. 1 (15), 2657-2665 (2013).</li><li>Krysak, M., De Silva, A., Sha, J., Lee, J. K., Ober, C. K., Henderson, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+glass+resists+for+next-generation+lithography.">Molecular glass resists for next-generation lithography.</a> Proc. SPIE: Advances in Resist Materials and Processing Technology XXVI. 7273, 72732N (2009).</li><li>Li, 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=Bottom-up+assembly+of+large-area+nanowire+resonator+arrays.">Bottom-up assembly of large-area nanowire resonator arrays.</a> Nat Nano. 3 (2), 88-92 (2008).</li><li>Thiruvengadathan, R., 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=Nanomaterial+processing+using+self-assembly-bottom-up+chemical+and+biological+approaches.">Nanomaterial processing using self-assembly-bottom-up chemical and biological approaches.</a> Rep. Prog. Phys. 76 (6), 066501 (2013).</li><li>Tsai, H. Y., Zhang, Y., Oehrlein, G. S., Lin, Q., 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=Pattern+transfer+of+directed+self-assembly+(DSA)+patterns+for+CMOS+device+applications.">Pattern transfer of directed self-assembly (DSA) patterns for CMOS device applications.</a> Proc.SPIE Advanced Etch Technology for Nanopatterning II. 8865, 86850L-86850L (2013).</li><li>Hawker, C. J., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Block+Copolymer+Lithography:+Merging+&amp;#34;Bottom-Up&amp;#34;+with+&amp;#34;Top-Down&amp;#34;+Processes.">Block Copolymer Lithography: Merging &amp;#34;Bottom-Up&amp;#34; with &amp;#34;Top-Down&amp;#34; Processes.</a> MRS Bulletin. 30 (12), 952-966 (2005).</li><li>Lin, Y., 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=Self-directed+self-assembly+of+nanoparticle/copolymer+mixtures.">Self-directed self-assembly of nanoparticle/copolymer mixtures.</a> Nature. 434 (7029), 55-59 (2005).</li><li>Cheng, J. Y., 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=Simple+and+Versatile+Methods+To+Integrate+Directed+Self-Assembly+with+Optical+Lithography+Using+a+Polarity-Switched+Photoresist.">Simple and Versatile Methods To Integrate Directed Self-Assembly with Optical Lithography Using a Polarity-Switched Photoresist.</a> ACS Nano. 4 (8), 4815-4823 (2010).</li><li>Wong, H. S. P., Bencher, C., Yi, H., Bao, X. Y., Chang, L. W., Tong, W. .. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Block+copolymer+directed+self-assembly+enables+sublithographic+patterning+for+device+fabrication.">Block copolymer directed self-assembly enables sublithographic patterning for device fabrication.</a> Proc. SPIE. 8323, Alternative Lithographic Technologies IV, (2012).</li><li>Chan, J. C., Hannah-Moore, N., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Deposition+of+Tin+Oxide+and+Silver+Nanoparticles+Using+Microcontact+Printing.">Controlled Deposition of Tin Oxide and Silver Nanoparticles Using Microcontact Printing.</a> Crystals. 5 (1), 116-142 (2015).</li><li>Morakinyo, M. K., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+the+effects+of+shot+noise+using+nanoparticles.">Reducing the effects of shot noise using nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. C. 3 (5), 955-959 (2015).</li><li>Cui, Y., 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=Integration+of+Colloidal+Nanocrystals+into+Lithographically+Patterned+Devices.">Integration of Colloidal Nanocrystals into Lithographically Patterned Devices.</a> Nano Lett. 4 (6), 1093-1098 (2004).</li><li>Huang, H. W., Bhadrachalam, P., Ray, V., Koh, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-particle+placement+via+self-limiting+electrostatic+gating.">Single-particle placement via self-limiting electrostatic gating.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (7), 073110-073113 (2008).</li><li>Ma, L. C., 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=Electrostatic+Funneling+for+Precise+Nanoparticle+Placement:+A+Route+to+Wafer-Scale+Integration.">Electrostatic Funneling for Precise Nanoparticle Placement: A Route to Wafer-Scale Integration.</a> Nano Lett. 7 (2), 439-445 (2007).</li><li>Richard Bowen, W., Filippov, A. N., Sharif, A. O., Starov, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+the+interaction+between+a+charged+particle+and+a+pore+in+a+charged+membrane+surface.">A model of the interaction between a charged particle and a pore in a charged membrane surface.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 81 (1), 35-72 (1999).</li><li>Morakinyo, M. K., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positional+control+over+nanoparticle+deposition+into+nanoholes.">Positional control over nanoparticle deposition into nanoholes.</a> , 1677-1682 (2011).</li><li>Keymeulen, H. R., 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=Measurement+of+the+x-ray+dose-dependent+glass+transition+temperature+of+structured+polymer+films+by+x-ray+diffraction.">Measurement of the x-ray dose-dependent glass transition temperature of structured polymer films by x-ray diffraction.</a> J. Appl. Phys. 102 (1), 013528 (2007).</li><li>Feng, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resist+Reflow+Method+for+Making+Submicron+Patterned+Resist+Masks.">Resist Reflow Method for Making Submicron Patterned Resist Masks.</a> US patent A. , (1977).</li><li>You, J. H., 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=Position+Shift+Analysis+in+Resist+Reflow+Process+for+Sub-50+nm+Contact+Hole.">Position Shift Analysis in Resist Reflow Process for Sub-50 nm Contact Hole.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 48 (9), 096502 (2009).</li><li>Montgomery, P. K., Fedynyshyn, T. H., 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=Resist+reflow+for+193-nm+low-K1+lithography+contacts.">Resist reflow for 193-nm low-K1 lithography contacts.</a> Proc. SPIE Advances in Resist Technology and Processing XX. 5039, 807-816 (2003).</li><li>King, W. 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=Atomic+force+microscope+cantilevers+for+combined+thermomechanical+data+writing+and+reading.">Atomic force microscope cantilevers for combined thermomechanical data writing and reading.</a> Appl. Phys. Lett. 78 (9), 1300-1302 (2001).</li><li>Chuo, Y., 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=Rapid+fabrication+of+nano-structured+quartz+stamps.">Rapid fabrication of nano-structured quartz stamps.</a> Nanotechnology. 24 (5), 055304 (2013).</li><li>Moreau, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Semiconductor Lithography: Principles, Practices, and Materials. , 419 (2012).</li><li>Chan, J. C., Tran, H., Pattison, J. W., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+pyrolytic+synthesis+of+silicon+nanowires.">Facile pyrolytic synthesis of silicon nanowires.</a> Solid-State Electron. 54 (10), 1185-1191 (2010).</li><li>Tran, H. A., Rananavare, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+N-+and+P-+doped+tin+oxide+nanowires.">Synthesis and characterization of N- and P- doped tin oxide nanowires.</a> , (2011).</li><li>Tran, H. A., Rananavare, S. B., Morris, J. E., Iniewski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+39,+Synthesis+and+Characterization+of+n-+and+p-Doped+Tin+Oxide+Nanowires+for+Gas+Sensing+Applications.">Ch. 39, Synthesis and Characterization of n- and p-Doped Tin Oxide Nanowires for Gas Sensing Applications.</a> Nanoelectronic Device Applications Handbook . , (2013).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Shot-ruído (SN) em litografia é uma simples consequência de flutuações estatísticas no número de fótons ou partículas (N) que chegam em um determinado nano-região; é inversamente proporcional à raiz quadrada de um número de fotões / partículas: <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/54551/eq3.jpg" /> em que A e R são a área e o tamanho da região exposta, respectivamente. Por exemplo, quando se utiliza um ArF 193 nm (6,4-eV...

O crescimento exponencial do poder computacional, como quantificada pela lei de Moore 1, 2 (1), é o resultado de avanços progressivos em litografia óptica. Nesta técnica de modelação de cima para baixo, a resolução alcançável, R, é dada pela bem conhecida Raleigh teorema 3: <img alt="equação 1" src="/files/ftp_upload/54551/eq1.jpg" /> Aqui, λ e NA são o comprimento de onda da luz e abertura numérica, respectivamente. Note-se que NA = η · sinθ, onde η é o índice de refracção do meio entre a lente e a bolacha; θ = tan-1 (d / 2l) para o diâmetro, d, da lente, e a distância, L, entre o centro da lente e a bolacha. Durante os últimos cinquenta anos, a resolução litográfica tem melhorado através da utilização de (a) fonte de luzs, incluindo lasers excimer, com comprimentos de onda UV progressivamente menores; (b) modelos ópticos inteligentes que utilizam máscaras do turno da fase 4; e (c) mais elevada NA. Por exposição ao ar (η = 1), NA é sempre menor que a unidade, mas através da introdução de um líquido com η&gt; 1, 5, tal como água, entre a lente e a bolacha, NA pode ser elevado acima de um, melhorando assim a resolução da litografia de imersão. Atualmente os caminhos viáveis para um nó de 20 nm e além incluem fontes de UV extremos (λ = 13 nm) ou técnicas de padronização através do processamento duplos e quádruplos complexo de um fotorresiste várias camadas 6, 7. Em escalas nanômetros de comprimento, flutuações estatísticas, causadas por shot-ruído (SN), no número de fótons chegam dentro de uma causa variação nano-região nas dimensões de lithogra<html> padrões diográficas. Estes efeitos são mais pronunciados com a exposição à luz EUV de alta energia e E-feixes, sistemas que necessitam de ordens de grandeza menos fotões / partículas em comparação com o normal oito litografia óptica. Supersensíveis amplificado quimicamente (com uma eficiência quântica&gt; 1) fotorresistentes também introduzir um SN química provocada por uma variação do número de moléculas em fotorreactivos nanoregions expostas 9, 10. Fotorresistentes inferiores sensibilidade que necessitam de exposições mais longas suprimir estes efeitos, mas também reduzem o rendimento. Na escala molecular, a contribuição para a linha de ponta de rugosidade a partir da distribuição de tamanho molecular inerente aos polímeros fotossensíveis pode ser reduzido pelo uso de resinas fotossensíveis moleculares 11. Uma abordagem que é complementar a este processamento de cima para baixo de nano-padronização é a utilização de métodos de baixo para cima 12,s = &quot;xref&quot;&gt; 13 que dependem especificamente sobre a auto-montagem dirigida (DSA) de polímeros dibloco 14. A capacidade desses processos para dirigir a nucleação e para criar espaçamento não uniforme entre os padrões desejados, tais como furos ou linhas, permanece um desafio. A distribuição de tamanho dos componentes moleculares 15, 16, também limita a escala e produtividade de fabricação de 17, 18. Problemas semelhantes limitar impressão microcontact de nanopartículas em litografia macia 19. Este artigo apresenta estudos de uma nova abordagem híbrida (Figura 1), que combina o clássico de cima para baixo projeção de litografia com a automontagem eletrostática direcionado para reduzir o efeito da SN rugosidade / line-edge (LER) 20. Carregado positivamente grupos amina em monocamadas auto-montadas (SAM) de N - (2-aminoetil)-11-Amino-undecil-metoxi-silano (AATMS) subjacente à película de PMMA são expostas após o desenvolvimento. O filme fotorresistente carregada negativamente de PMMA electrostaticamente funis de carga negativa nanopartículas de ouro (PNB), tampado com citrato, 21-24 em buracos afetados-SN 25. Re-fluxo do fotorresistente PMMA engole nanopartículas predeposited no filme. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54551/54551fig1.jpg" /> Figura 1: Representação esquemática da estratégia para eliminar os efeitos do shot-ruído e aspereza linha de ponta para o padrão de furos de contato usando NPs de tamanho preciso. Aqui, a dimensão crítica (CD) é o diâmetro desejado dos orifícios. A abordagem (passo 1) começa com a deposição de uma monocamada auto-montada (SAM) da molécula de silano tendo grupos amina carregados positivamente sobre o óxido de surfás de uma pastilha de silício. Em seguida, a litografia de feixe de electrões é usado para padrão de orifícios (Passos 2 e 3) em PMMA filme foto-resistente, a camada de azul, que gera tiro-ruído, tal como ilustrado na Imagem SEM inserir. Litografia expõe grupos amina na parte inferior dos orifícios. Passo 4 implica a deposição em fase aquosa de tamanho controlado, (carga negativa) nanopartículas de ouro cobertas de citrato (PNB) em buracos lithographically estampados utilizando afunilamento eletrostática (EF). No passo 5, o aquecimento da bolacha a 100 ° C, abaixo da temperatura de transição vítrea do PMMA, 110 ° C, faz com que o refluxo do fotorresistente em torno de nanopartículas pré-depositados. Etching sobreposta PMMA com plasma de oxigénio (passo 6) expõe as PNB, e subsequente molhado-condicionante (iodo) das partículas expostas (passo 7) cria orifícios correspondentes ao tamanho das PNB. Quando acoplada com Reactive-ião / molhado-gravar, é possível transferir o padrão de furos no fotorresistente de SiO 2 (passo 8) 31. Réimpresso com a permissão de referência 20. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54551/54551fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> A interacção electrostática entre as cargas opostas e PNB grupos amina sobre o substrato impede o deslocamento das PNB do local de ligação. A etapa de refusão mantém a posição relativa dos PNB, mas apaga os buracos e os efeitos da SN / LER. Plasma / etapas corrosão úmida regenerar buracos que têm o tamanho do PIB. Gravura reativa-ion transfere o seu padrão de SiO 2 camadas hard-máscara. O método baseia-se na utilização de mais uniformemente do que um tamanho nanopartículas nanohole modelado (NH), expressa como o desvio padrão, σ, de tal modo que σ PNB &lt;σ NH. Este relatório centra-se em etapas (4 e 5 descritos na Figura 1), envolvendo a deposição de nanopartículas de dispersão e darefluxo do fotorresistente em torno deles para avaliar as vantagens e limitações do método. Ambos os passos são, em princípio, adaptar a substratos maiores, sem necessidade de grande modificação do fluxo de corrente de produção modernos circuitos integrados em batatas fritas.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="700">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">AATMS (95%)</td>
			<td style="width:71px;">Gelest Inc.</td>
			<td style="width:89px;">SIA0595.0</td>
			<td style="width:167px;">N-(2-aminoethyl)-11-aminoundecyltrimethoxysilane&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gold colloids (Ted Pella Inc.)</td>
			<td style="width:71px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:89px;">15705-20</td>
			<td>Gold Naoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">hydrogen peroxide</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:89px;">H325-100</td>
			<td>Analytical grade (Used to clean wafer)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">hydrochloric acid</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:89px;">S25358</td>
			<td>Analytical grade</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Ammonium hydroxide</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:89px;">A669S-500SDS</td>
			<td>Analytical grade (Used to clean wafer)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">hydrogen fluoride</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:89px;">AC277250250</td>
			<td>Analytical grade(used to etch SiO2)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Toluene (anhydrous, 99.8 %)&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">244511</td>
			<td>Analytical grade (solvent used in Self Assembly of AATMS</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">&#160;Isopropyl alcohol (IPA)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">W292907</td>
			<td>Analytical grade (Used to make developer)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Methyl butyl ketone (MIBK)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">29261</td>
			<td>Analytical grade(used to make developer)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">1:3 MIBK:IPA developer</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Analytical grade (Developer)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">950 k poly(methyl methacylate (PMMA, 4 % in Anisole)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">182265</td>
			<td>Photoresist for E-beam lithography</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">Purified Water : Barnstead Sybron Corporation water purification Unit, resistivity of 19.0 M&#937;cm</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Water for substrate cleaning</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gaertner ellipsometer&#160;</td>
			<td>Gaertner</td>
			<td></td>
			<td>Resist and SAM thickness measurements</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">XPS, ThermoScientifc ESCALAB 250 instrument</td>
			<td style="width:71px;">Thermo-Scientific</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Surface composition</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:373px;">An FEI Siron XL30</td>
			<td style="width:71px;">Fei Corporation</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Characterize nanopatterns</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Zeiss sigma VP FEG SEM</td>
			<td style="width:71px;">Zeiss Corporation</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>E-beam exposure and patterning</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MDS 100&#160; CCD camera</td>
			<td style="width:71px;">Kodak</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Imaging drop shapes for contact angle measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Tegal Plasmod</td>
			<td style="width:71px;">Tegal</td>
			<td style="width:89px;"></td>
			<td>Oxygen plasma to etch photoresist</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">I2</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">451045</td>
			<td>Components for gold etch solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">KI</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:89px;">746428</td>
			<td>Components for gold etch solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ellipsometer ( LSE Stokes model L116A);</td>
			<td style="width:71px;">Gaertner</td>
			<td style="width:89px;">L116A</td>
			<td>AATMS self assembled monolayer film thickness measurements</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of sacrificial nanoparticles to remove the effects of shot-noise in contact holes fabricated by e-beam lithography

Nano-padrões fabricados com ultravioleta extremo (EUV) ou por feixe de elétrons (E-beam) variações inesperadas litografia exibição em tamanho. Esta variação tem sido atribuída a flutuações estatísticas no número de fotões / electrões que chegam num dado nano-região resultantes de tiro-ruído (SN). O SN varia inversamente com a raiz quadrada de um número de fótons / elétrons. Para uma dose fixa, o SN é maior em EUV e e-beam litografias do que para tradicional (193 nm) a litografia óptica. Bottom-up e padronização de cima para baixo abordagens são combinadas para minimizar os efeitos do ruído tiro na padronização nano-buraco. Especificamente, um amino-silano auto-monta surfactante sobre uma bolacha de silício que é subsequentemente spin-revestidos com um filme de 100 nm de um foto-resistente de feixe de electrões com base em PMMA. A exposição ao E-feixe e o desenvolvimento subsequente descobrir a película surfactante subjacente aos fundos dos furos. Mergulhando a bolacha numa suspensão de carga negativa, que se tapou-citrato, 20 nm gnanopartículas de idade (PNB) Depósitos uma partícula por furo. O filme tensioactivo carregado positivamente exposta no orifício electrostaticamente funis a nanopartícula carregada negativamente para o centro de um furo exposto, que fixa permanentemente a posição de registo. Em seguida, por aquecimento perto da temperatura de transição vítrea do polímero fotossensível, o filme fotorresistente reflui e engole as nanopartículas. Esse processo apaga os buracos afetadas pela SN, mas deixa os PNB depositados bloqueado no local por uma forte ligação eletrostática. O tratamento com plasma de oxigénio expõe as PNB por decapagem uma camada fina do material fotosensitivo. Wet-condicionamento dos PNB expostos com uma solução de I2 / KI produz buracos uniformes localizados no centro de entalhes estampados por litografia de feixe de electrões. As experiências apresentadas mostram que a abordagem reduz a variação do tamanho dos furos causados ​​por SN de 35% para menos de 10%. O método estende os limites de padrões de orifícios de contacto transistor para abaixo de 20 nm.

A Figura 2 mostra uma imagem SEM de PNB 20 nm depositados em furos de diâmetro de 80 nm modelado numa película de PMMA 60-100 nm de espessura impulsionado por afunilamento electrostática. Tal como observado por outros 22, o processo resultou em cerca de uma partícula por furo. A distribuição das partículas em torno do centro dos orifícios era Gaussiana (margem interna superior direito). A maior parte dos furos (93%) continha uma PNB, e 95%...

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Use of Sacrificial Nanoparticles to Remove the Effects of Shot-noise in Contact Holes Fabricated by E-beam Lithography

Uniformemente nanopartículas porte pode remover flutuações nas dimensões Contacto Furo estampados em poli (metacrilato de metila) filmes (PMMA) fotossensíveis por feixe de elétrons (E-beam) litografia. O processo envolve afunilamento eletrostática para centro e depósito de nanopartículas em furos de contacto, seguido por refluxo fotorresiste e passos plasma e wet-gravura.

Uso de sacrificiais nanopartículas para eliminar os efeitos do Plano de ruído em contato Buracos fabricada por E-beam litografia

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has ...

use-sacrificial-nanoparticles-to-remove-effects-shot-noise-contact

Research

JoVE Journal

Engineering

7.2K visualizações.  Portland State University.  Uniformemente nanopartículas porte pode remover flutuações nas dimensões Contacto Furo estampados em poli (metacrilato de metila) filmes (PMMA) fotossensíveis por feixe de elétrons (E-beam) litografia. O processo envolve afunilamento eletrostática para centro e depósito de nanopartículas em furos de contacto, seguido por refluxo fotorresiste e passos plasma e wet-gravura. 

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Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of low weight, easy tailoring of properties and a wide spectrum of applications2,3. Due to sensitivity of conducting polymers to environmental conditions (e.g., air, oxygen, moisture, high temperature and chemical solutions), lithographic techniques present significant technical challenges when working with these materials4. For example, current photolithographic methods, such as ultra-violet (UV), are unsuitable for patterning the conducting polymers due to the involvement of wet and/or dry etching processes in these methods. In addition, current micro/nanosystems mainly have a planar form5,6. One layer of structures is built on the top surfaces of another layer of fabricated features. Multiple layers of these structures are stacked together to form numerous devices on a common substrate. The sidewall surfaces of the microstructures have not been used in constructing devices. On the other hand, sidewall patterns could be used, for example, to build 3-D circuits, modify fluidic channels and direct horizontal growth of nanowires and nanotubes.
A macropunching method has been applied in the manufacturing industry to create macropatterns in a sheet metal for over a hundred years. Motivated by this approach, we have developed a micropunching lithography method (MPL) to overcome the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. Like the macropunching method, the MPL also includes two operations (Fig. 1): (i) cutting; and (ii) drawing. The "cutting" operation was applied to pattern three conducting polymers4, polypyrrole (PPy), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen)-poly(4-styrenesulphonate) (PEDOT) and polyaniline (PANI). It was also employed to create Al microstructures7. The fabricated microstructures of conducting polymers have been used as humidity8, chemical8, and glucose sensors9. Combined microstructures of Al and conducting polymers have been employed to fabricate capacitors and various heterojunctions9,10,11. The "cutting" operation was also applied to generate submicron-patterns, such as 100- and 500-nm-wide PPy lines as well as 100-nm-wide Au wires. The "drawing" operation was employed for two applications: (i) produce Au sidewall patterns on high density polyethylene (HDPE) channels which could be used for building 3D microsystems12,13,14, and (ii) fabricate polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars on HDPE substrates to increase the contact angle of the channel15.

A micropunching lithography approach is developed to generate micro- and submicron-patterns on top, sidewall and bottom surfaces of polymer substrates. It overcomes the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. This method allows rapid fabrication of multiple features and is free of aggressive chemistry.

Micropunching Litografia de Geração de Micro e submicrométricas-padrões sobre substratos poliméricos

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Engenharia

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

Captura óptica de nanopartículas

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

Processo de fabricação de microestruturas tridimensionais usando vaporização de um componente sacrificial

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

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.

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 ...

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 ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

Analisando o movimento da Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Por Optical Rastreamento de plasmônicos Nanopartículas

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Superfície reforçada Raman Detection Espectroscopia de Biomoléculas Usando EBL Fabricadas Nanoestruturados Substratos

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

Propriedades eletroativo Polymer Nanopartículas Exhibiting fototérmicos

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual vortices is necessary in order to study how vortices interact with each other, with the lattice, and with other magnetic objects. Here, we present a protocol for vortex manipulation in thin superconducting films by local contact, without applying current or magnetic field. Vortices are imaged using a scanning superconducting quantum interference device (SQUID), and vertical stress is applied to the sample by pushing the tip of a silicon chip into the sample, using a piezoelectric element. Vortices are moved by tapping the sample or sweeping it with the silicon tip. Our method allows for effective manipulation of individual vortices, without damaging the film or affecting its topography. We demonstrate how vortices were relocated to distances of up to 0.8 mm. The vortices remained stable at their new location up to five days. With this method, we can control vortices and move them to form complex configurations. This technique for vortex manipulation could also be implemented in applications such as vortex based logic devices.

We present a protocol for manipulation of individual vortices in thin superconducting films, using local mechanical contact. The method does not include applying current, magnetic field or additional fabrication steps.

Digitalizar Estudo SQUID de Manipulação Vortex por contato local

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Here, we present a protocol for the in situ synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) within the interlayer space of layered titanate films without the aggregation of AuNPs. No spectral change was observed even after 4 months. The synthesized material has expected applications in catalysis, photo-catalysis, and the development of cost-effective plasmonic devices.

In situ Síntese de Nanopartículas de Ouro sem agregação no espaço Interlayer de Layered titanato filmes transparentes

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...