JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Это исследование представляет собой осуществимую процедуру для синтеза золотых дендритных нанолесов на титановых нитезды/кремниевых субстратов. Толщину золотых дендритных нанолесов увеличивается линейно в течение 15 минут реакции синтеза.

Аннотация

В этом исследовании, высокой мощности импульс магнетрон напыления система используется для покрытия плоской и твердой титана нитрида (олово) пленка на кремниевых (Si) пластин, и фторид с помощью гальванической заместительной реакции (фаграр) используется для быстрого и легкого осаждения золота Дендритные нанолеса (Au НФС) на субстратах TiN/Si. Сканирующая электронная микроскопия (РЭМ) изображения и энергия-диспергирующая рентгеновская спектроскопия образцов олова/Si и Au-НФС/Тин/Си подтверждают, что процесс синтеза точно контролируется. В условиях реакции в данном исследовании толщина Au-Онфов линейно возрастает до 5,10 ± 0,20 мкм в течение 15 минут после реакции. Таким образом, используемые процедуры синтеза является простой и быстрый подход для подготовки Au НФС/Тин/Si композитов.

Введение

Наночастицы золота имеют характерные оптические свойства и локализованные резонансы поверхностных плазмон (lsprs), в зависимости от размера и формы наночастиц1,2,3,4. Кроме того, наночастицы золота могут значительно усилить плазмомические фотокаталитические реакции5. Дендритных нанолесов сложены с использованием наночастиц золота получили значительное внимание из-за их отметить конкретные участки поверхности и надежные lspr повышение6,7,8,9 ,10,11,12,13.

TiN очень твердый керамический материал и имеет замечательное термально, химически, и механически стабилность. Tin имеет отличительные оптические свойства и может быть использован для плазмомических применений с видимым к почти инфракрасным светом14,15. Исследования показали, что TiN может производить усовершенствования электромагнитного поля, похожие на наноструктуры Au16. Было продемонстрировано осаждение меди17 илисеребра 18,19,20 на оловянные субстраты для применения. Тем не менее, несколько исследований были проведены на Au/TiN композитных материалов для приложений. Shiao et al. в последнее время продемонстрировали потенциальные применения Au НФС/TiN композитов для фотоэлектрохимических клеток21 и химической деградации22.

Au может быть синтезирован на подложке олова с помощью ФАГРАР23. Условие осаждения Au НФС на олове имеет решающее значение в выполнении приложений. Это исследование исследует рост Au НФС на олова покрытием Si подложки.

протокол

1. Подготовка образца

  1. Оловянный субстрат с использованием высокосиловой импульсной системы напыления магнетрона
    1. Вырезать 4 дюйма n-типа пластины кремния в 2 см х 2 см образцов.
    2. Вымойте образцы с помощью ацетона, изопропанола и обожинизированной воды.
    3. Высушите их с помощью N2 спрей для 5 мин.
    4. Поместите вымытые образцы Si в держатель образца и поместите держатель образца в камеру высокой мощности импульсного магнеттрона (Гипмс).
    5. Поместите титановую мишень диаметром 4 дюйма при распылении катода.
    6. Уменьшите давление камеры до менее чем 8 x 10-6 torr, используя механический насос и криоумз.
    7. Используйте Гипмс, чтобы внести слой TI на кремниевую пластину и депонировать слой олова на слое Ti. См. таблицу 1 для параметров осаждения Ti и Tin слоев в гипмсм.
  2. Au НФФ Подготовка на оловянных/Si субстратах
    1. Поместите 24 мл раствора реагента в составе 10 мм хлорауриновой кислоты (HAuCl4) и буферного раствора оксида, состоящего из 11,4% н4F и 2,3% кв в тефлоновой контейнер размером 5 см х 5 см х 5 см.
    2. Окуните субстраты в раствор смеси на 3 мин.
    3. Удалите образец и промойте его с помощью обожионизированной воды.
    4. Высушите образец с помощью спрея N2 , а затем Инкубируйте его при температуре 120 °c в течение 5 минут для получения образцов Au/Tin/Si.
    5. Повторите подготовку Au ННФ 10x.

2. выборочное обследование

  1. Анализы электронной микроскопии сканирования
    1. Вырезать образец в 0,4 см х 0,8 см с пером вольфрама, и очистить его с помощью N2 спрей.
    2. Пальто тонкий PT пленка на образце ионный спинополит coатер для 50 s.
    3. Поместите подготовленный образец в инструмент сканирования электронной микроскопии (РЭМ).
    4. Получить сем изображения по сканированию электронного микроскопа и проведения анализа элементов21,22.
  2. Анализы дифракции рентгеновских лучей
    1. Поместите образец в рентгеновскую дифракцию (XRD) прибор.
    2. Получить XRD моделей21,22.

Результаты

На рисунке 1 изображены изображения подготовки образцов Au НФС/Тин/Си. Силиконовая пластина была серебристо-белая (рис. 1a). Олово/Si был золотисто-желтым и имел однородную поверхность (рис. 1b), который указывал на равномерно?...

Обсуждение

В этом исследовании, Au Ннфс с несколькими размерами ветвей были украшены на поверхности олова/Si с помощью FAGRR. Осаждение Au НФС может быть непосредственно идентифицировано существенным изменением цвета. Толщина Au ДНФ на олове/Си увеличилась до 5,10 ± 0,20 мкм в течение 15 минут, и это увеличен?...

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была поддержана Министерством науки и техники, Тайвань, по контрактам номера наиболее 105-2221-E-492-003-MY2 и большинство 107-2622-E-239-002-CC3.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
AcetoneDinhaw Enterprise Co. Ltd.,Taipei, Taiwan
IsopropanolEcho Chemical Co. Ltd., Miaoli, TaiwanTG-078-000000-75NL
Buffered Oxide EtchUni-onward Corp., Hsinchu, Taiwan UR-BOE-1EA
Chloroauric AcidAlfa Aesar., Heysham, United Kingdom36400.03
N-Type Silicon WaferSummit-Tech Company, Hsinchu, Taiwan
High-Power Impulse Magnetron Sputtering System (HiPIMS)Melec GmbH, GermanySPIK2000A 
Scanning Electron Microscope (SEM)JEOL, JapanJSM-7800F
Ion Sputter CoaterHitachi, JapanE-1030
X-Ray Diffractometer (XRD)PANalytical, The NetherlandsX'Pert PRO MRD

Ссылки

  1. Nehl, C. L., Hafner, J. H. Shape-dependent plasmon resonances of gold nanoparticles. Journal of Materials Chemistry. 18 (21), 2415-2419 (2008).
  2. Auguié, B., Barnes, W. L. Collective resonances in gold nanoparticle arrays. Physical Review Letters. 101 (14), 143902 (2008).
  3. Sakai, N., Fujiwara, Y., Arai, M., Yu, K., Tatsuma, T. Electrodeposition of gold nanoparticles on ITO: Control of morphology and plasmon resonance-based absorption and scattering. Journal of Electroanalytical Chemistry. 628 (1-2), 7-15 (2009).
  4. Shiao, M. H., Lai, C. P., Liao, B. H., Lin, Y. S. Effect of photoillumination on gold-nanoparticle-assisted chemical etching of silicon. Journal of Nanomaterials. 2018, 5479605 (2018).
  5. Ayati, A., et al. Photocatalytic degradation of nitrobenzene by gold nanoparticles decorated polyoxometalate immobilized TiO2 nanotubes. Separation and Purification Technology. 171, 62-68 (2016).
  6. Huang, T., Meng, F., Qi, L. Controlled synthesis of dendritic gold nanostructures assisted by supramolecular complexes of surfactant with cyclodextrin. Langmuir. 26 (10), 7582-7589 (2009).
  7. Lahiri, A., Wen, R., Kuimalee, S., Kobayashi, S. I., Park, H. One-step growth of needle and dendritic gold nanostructures on silicon for surface enhanced Raman scattering. CrystEngComm. 14 (4), 1241-1246 (2012).
  8. Lahiri, A., Wen, R., Kobayashi, S. I., Wang, P., Fang, Y. Unique and unusual pattern demonstrating the crystal growth through bubble formation. Crystal Growth & Design. 12 (3), 1666-1670 (2012).
  9. Lahiri, A., et al. Photo-assisted control of gold and silver nanostructures on silicon and its SERRS effect. Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (27), 275303 (2013).
  10. Lv, Z. Y., et al. Facile and controlled electrochemical route to three-dimensional hierarchical dendritic gold nanostructures. Electrochimica Acta. 109, 136-144 (2013).
  11. Dutta, S., et al. Mesoporous gold and palladium nanoleaves from liquid–liquid interface: enhanced catalytic activity of the palladium analogue toward hydrazine-assisted room-temperature 4-nitrophenol reduction. ACS Applied Materials & Interfaces. 6 (12), 9134-9143 (2014).
  12. Lin, C. T., et al. Rapid fabrication of three-dimensional gold dendritic nanoforests for visible light-enhanced methanol oxidation. Electrochimica Acta. 192, 15-21 (2016).
  13. Lahiri, A., Kobayashi, S. I. Electroless deposition of gold on silicon and its potential applications. Surface Engineering. 32 (5), 321-337 (2016).
  14. White, N., et al. Surface/interface analysis and optical properties of RF sputter-deposited nanocrystalline titanium nitride thin films. Applied Surface Science. 292, 74-85 (2014).
  15. Zhao, J., et al. Surface enhanced Raman scattering substrates based on titanium nitride nanorods. Optical Materials. 47, 219-224 (2015).
  16. Lorite, I., Serrano, A., Schwartzberg, A., Bueno, J., Costa-Krämer, J. L. Surface enhanced Raman spectroscopy by titanium nitride non-continuous thin films. Thin Solid Films. 531, 144-146 (2013).
  17. O’Kelly, J. P., et al. Room temperature electroless plating copper seed layer process for damascene interlevel metal structures. Microelectronic Engineering. 50 (1), 473-479 (2000).
  18. Cesiulis, H., Ziomek-Moroz, M. Electrocrystallization and electrodeposition of silver on titanium nitride. Journal of Applied Electrochemistry. 30 (11), 1261-1268 (2000).
  19. Wu, Y., Chen, W. C., Fong, H. P., Wan, C. C., Wang, Y. Y. Displacement reactions between metal ions and nitride barrier layer/silicon substrate. Journal of the Electrochemical Society. 149 (5), G309-G317 (2002).
  20. Koo, H. C., Ahn, E. J., Kim, J. J. Direct-electroplating of Ag on pretreated TiN surfaces. Journal of the Electrochemical Society. 155 (1), D10-D13 (2008).
  21. Shiao, M. H., et al. Novel gold dendritic nanoflowers deposited on titanium nitride for photoelectrochemical cells. Journal of Solid State Electrochemistry. 22 (10), 3077-3084 (2018).
  22. Shiao, M. H., Lin, C. T., Zeng, J. J., Lin, Y. S. Novel gold dendritic nanoforests combined with titanium nitride for visible-light-enhanced chemical degradation. Nanomaterials. 8 (5), 282 (2018).
  23. Carraro, C., Maboudian, R., Magagnin, L. Metallization and nanostructuring of semiconductor surfaces by galvanic displacement processes. Surface Science Reports. 62 (12), 499-525 (2007).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

148

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены