Bu çaba tamamen ABD Enerji Bakanlığı, Temel Enerji Bilimler, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Ofisi tarafından desteklenmiştir.

1. Örnek Büyüme Fabrikasyon <ol><li> 5 mm x 5 mm temiz x, bir miscut açısına sahip olan 0.5 mm alt tabaka tek bir kristal &lt;her biri 10 dakika için ultrasonik banyoda aseton ve daha sonra su ile böyle SrTiO 3 ya da 3 LaAlO olarak 0.1 derece. SrTiO 3, 30 saniye süre ile,% 10 hidrojen fluorür etch alt tabaka üzerinde TiO2 sonlandırma almak ve bir 10 saat boyunca 1100 ° C &#39;de tavlama ve ardından 1 dakika boyunca su içinde durulayın. Temizleme işleminden sonra, ultra-yüksek vakum koşulları için uygun bir ısı kaynağının üzerine yüzey monte edin. </li><li> PLD vakum odasına ısıtıcı monte ve 2 x 10E-5 Torr oksijen ile oda doldurmak için odasına oksijen kaynağı açın. 800 için ısıtıcının sıcaklığını yükseltmek ° C ve yaklaşık 20 dakika boyunca tavlama için izin verir. Sıcaklık bilgisayar kontrollü bir sıcaklık ölçer ya da bir termokupl kullanılarak izlenebilir. </li><li> Film biriktirme başlamak için, excimer 1 1 ile 2 J / cm 2 ve lazer frekans bir lazer akıcılık kullanarak lazer darbeli başlarya da 2 Hz. Lazer darbeleri hedef malzeme vurdu ve bir tüy akı oluşturur. Akı substrat üzerine oksijen ortamında ve depo yoluyla nüfuz edecektir. </li><li> Yansıma Yüksek Enerji Elektron Kırınımı (RHEED) birim hücre büyümesini izlemek ve yüzey kalitesi 7 onaylamak için kullanılabilir. Bu teknik çok açık kalınlığı izleme sağlar. </li><li> Filmin istenilen kalınlıkta olduğunda, lazer kapatın ve ° C / dak 5 de ısıtıcı sıcaklığını azaltın. Isıtıcı, oda sıcaklığına kadar soğutulur, sonra, oksijen kaynağını kapatın ve numune çıkarılmaktadır. </li><li> Ex-situ tavlama büyüme sonrası veya vakumda uzun süre sonra mevcut olabilir oksijen eksikliğinin giderilmesi için oksit malzemeleri kullanılabilir. Oksijen akan 1 atm hidrojen altında bir tüp fırın içinde örnek yerleştirin. 20 sıcaklığını yükseltmek ° C ile 700 ° C de 5 ° C / dakika, 20-2 saat boyunca tavlama ve daha sonra 700 ° C ısısı ° C de 2 ° C / dak. Önemli birte bu olumsuz yüzey kalitesini etkileyebilir ve olumsuz kristal kalitesi etkileyebilir olarak oksijen boş doldururken film büyütme sırasında kullanılan daha yüksek sıcaklıklarda post-tavlama asla etmektir. </li></ol> 2. Fotolitografi Fabrikasyon <ol><li> Ultrasonik olarak her biri 10 dakika için aseton ve su içindeki bir örnek temizleyin. Optik mikroskop numune yüzeyinin büyük parçacık temiz olup olmadığını kontrol etmek için kullanılabilir. (Şekil 2a); </li><li> Kat 1 mikron kalınlığında ışığa tabakası Spin. Bu rakamlar kullanılan özel ışığa bağımlı olmasına rağmen tipik sıkma devri ve süresi 6000 rpm ve 80 saniye civarındadır. Fotorezist tedavisi için 2 dakika boyunca 115 ° C&#39;de bir ısı plaka örnek yerleştirin. Bir optik mikroskop altında ışığa kalitesini kontrol edin. Kaplama hiçbir köpürme ile üniforma görünmelidir. </li><li> Bir pozlama doz ile 9 saniye UV ışığı ile önceden tanımlanmış bir litografi maskesi altında örnek ortaya çıkarmak için bir maske hizalama kullanınyaklaşık 90 mJ / cm 2. Yine bu rakamlar kullanılan ışığa özgü olacaktır. Maske tarafından ortaya olan PR kısmı özellik değişecek ve kimyasal geliştirici çözülebilir ise olumlu ışığa kullanıldığında, maske ile kaplıdır ışığa parçası kimyasal özelliğini değiştirmez. ° 80 C saniye daha fazla maruz ışığa tedavisi için 110 ışığa ve örnek ısıtın. </li><li> 25-35 saniye boyunca bir geliştirici çözelti içinde örnek durulayın. Hemen örnek çıkarın ve 30 saniye suda durulayın. Pozitif fotorezist kullanılırsa kaplıdır parçası olmaya devam ederken, maske ile ortaya bir ışığa parçası yıkanıp olacaktır. Gelişmekte olan aşama süresince doğru fotorezist boyutları ve kalitesi (Şekil 2b) kontrol etmek için son derece önemli olduğunu not edin. </li><li> Potasyum iyodür, hidroklorik asit ve oran 1:1:1 su içinde bir çözeltisi hazırlandı. T durulama plastik cımbız kullanınyaklaşık olarak 10 saniye boyunca asit o örnek. Ince film korumasız kısmı uzak kazınacak. Hemen 60 saniye boyunca bir saf su içinde örnek durulayın. Ince film tamamen kazınmış olup olmadığını görmek için bir optik mikroskop ile kontrol edin. Aksi takdirde, aşındırma asit 2 ile 3 saniye daha ekleyin ve hemen saf su ile durulayın, daha sonra bir optik mikroskop ile tekrar kontrol edin. Tüm korumasız filmi uzak kazınmış kadar bu işlemi tekrarlayın. Bu işlem, çözücüyle gücü ve film kalınlığı ile yönetilir. Birçok manganites için tipik aşındırma oranları yaklaşık 1-4 nm / yukarıda açıklanan 1:1:1 çözüm oranı ikinci. </li><li> Kalan fotorezist kaldırmak için 20 saniye boyunca aseton içinde örnek durulayın. Mikroskop (Şekil 2c ve 2d) ile örnek kalitesini kontrol edin. </li></ol> 3. Tel-bağlantı Bağlantı <ol><li> Temas için uygun teller açık bölgelerde bırakacak bir litografi maske kullanarak yukarıdaki adımları 2.1-2.3 tekrar, bir fotoğraf maskesi kullanarakpedleri. Numune üzerine 5 nm ve 100 nm Ti Au buharlaşır ve aseton ile yıkanır. Bu fotorezist kaldırmak ve sadece istenen temas alanına geometri (Şekil 3a) bırakacaktır. </li><li> Örnek disk üzerine örnek monte etmek GE vernik kullanın. 15 dakika tedavi için izin verin. </li><li> Tel bağlayıcı sahnede örnek konumunu düzeltmek ve örnek disk gelen Ti / Au kişiler (Şekil 3b) Al telleri bağlamak için tel bağlayıcı kullanın. Daha sonra elektrik ölçümleri. </li></ol>

<ol>
	<li>Ahn, C. H., Triscone, J. -. M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems.">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li><li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodynamics+of+correlated+electron+materials.">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li><li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoionics-based+resistive+switching+memories.">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li><li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+vaporization+and+deposition.">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li><li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides.">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005 (2008).</li><li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films.">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li><li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Reflection High Energy Electron Diffraction. , (2004).</li><li>Guo, H., Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition.">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989 (2012).</li><li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites.">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125 (2011).</li><li>Ward, T. Z., Liang, 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=Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement.">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204 (2008).</li><li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., 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=Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites.">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201 (2009).</li><li>Zhai, H. -. Y., Ma, J. X., 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=Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires.">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201 (2006).</li><li>Wu, T., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures.">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423 (2006).</li><li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-beam+lithography+for+micro-/nanofabrication.">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li><li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication:+A+Review.">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li><li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate.">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li><li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3:+Wires+versus+particles.">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502 (2011).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu Si gibi tek bir eleman yarı iletken malzemelerin aksine, karmaşık malzemelerin üretim karmaşık yapısı ve çoklu elemanları tüm dikkate alınması gerektiğini nedeniyle daha zor olabilir. Karmaşık oksit cihazları imal etmek fotolitografi n kullan nispeten düşük maliyetli ve diğer hapsi teknikleri aksine prototip hızlı. Anlamak için bazı önemli sınırlamalar söz konusudur. Fotolitografi yaklaşık 1 mikron yapıları oluşturmak için bir mekansal sınırlama vardır bu yüzden gerçekten nano ...

İlk ve yüksek kaliteli cihazlar yolunda en önemli adımlardan biri epitaksiyel oksit ince filmlerin büyüme. Tek bir kristal hedef alt tabaka malzemeleri yatırmak için bir &quot;şablon&quot; olarak kullanılır. Farklı birikimi yöntemler arasında, darbeli lazer birikimi (PLD) 4,5 kaliteli ince filmler elde etmek için en iyi yollarından biridir. Büyüme süreçleri bir oksijen ortamında 800 ° C civarında, alt tabakanın ısıtılması ve hedef maddenin vurmak ve alt-tabaka üzerine yatırılması için bir akış oluşturmak için lazer darbeleri kullanılarak içerir. Tipik sistem, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. Desensiz filmler filmi boyutu azaltarak, egzotik yeni fizik 6 ortaya gösterilmiştir olsa da yeni bir fenomen ve cihaz imalat keşfetmek için daha fazla fırsatlar sunar. Fotolitografi 1 mikron sırasını aşağı düzlem örnek boyut küçültmek için kullanılabilir. Fotolitografi sürecinin ayrıntılı bir protokol olacakaşağıda tartışılacaktır. Bu teknik, farklı şekil değiştirme durumları düzenlenen epitaksiyel filmler sınırlandırıcı etkilerinin araştırılması için izin en yaygın olarak kullanılan maddeler ile uyumludur. Birçok karmaşık oksitler düşük sıcaklıklarda ve / veya Yüksek manyetik alanda ilginç özelliklere sahip bu yana, cihaz ve ölçüm ekipmanı arasındaki elektronik bağlantı çok önemlidir. Yüksek kaliteli iletişim 4-prob geometri ve pedleri ve ölçüm cihazı arasında bağlantı kurmak için bir tel bağlayıcı kullanımı ile Au temas pedleri buharlaştırılması ile oluşturulabilir. Doğru yapıldığında, bu bağlantılar kolayca T. ± 9 kadar 4 K 400 K ve manyetik alan aralıkları geniş bir sıcaklık aralıkları içinde aşırı ölçüm ortamlarda dayanabilir

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>SrTiO3(001) &amp; LaAlO3(100) substrates</td>
 <td>CrysTec GmbH</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1813 Photoresist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CD-26 Developer</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38490</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GE varnish</td>
 <td>Lakeshore</td>
 <td>VGE-7031</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td>
 <td>Staib Instruments</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>35 kV TorrRHEED</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Mask Aligner</td>
 <td>ABM</td>
 <td>Model 85-3 (350 W) Lightsource</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Resistivity Puck</td>
 <td>Quantum Design</td>
 <td>P102</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Wire Bonder</td>
 <td>Kulicke &amp; Soffa</td>
 <td>04524-0XDA-000-00</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

fabrication of spatially confined complex oxides

, Yüksek Tc süperiletkenler, multiferroics ve devasa magnetoresistors gibi karmaşık malzemeler içlerinde bulunan doğal güçlü elektron korelasyon ortaya çıkan elektronik ve manyetik özellikleri vardır. Bu malzemeler de çok farklı direnç ve manyetik davranış bölgeleri tek kristal alaşımlı malzeme içinde bir arada hangi elektronik faz ayrılması sahip olabilir. Elektronik etki doğal boyutunda ve aşağıda uzunluk ölçeklerinde bu malzemelerin ölçekli azaltarak, yeni davranışlar maruz kalabilir. Çünkü bu ve spin-şarj-kafes-yörünge için parametreleri her mekansal taşıma ölçümleri için bu malzemelerin azaltılması, korelasyon uzunlukları dahil olduğu gerçeğini karmaşık davranışlar sürücüler temel fizik anlamada önemli bir adımdır. Bu malzemeler de 1-3 elektronik cihazların yeni nesil olmak için büyük bir potansiyel sunuyor. Bu nedenle, düşük boyutlu nano veya üretimmikro yapıların yeni işlevler elde etmek için son derece önemlidir. Bu yüksek kaliteli ince film büyümeden doğru elektronik emlak karakterizasyonu için birden fazla kontrol süreçleri içerir. Burada, karmaşık oksit manganit cihazlar için yüksek kaliteli mikro imalatı protokolleri mevcut. Ayrıntılı açıklamalar ve ince film büyüme gerekli araçları, fotoğraf-litografi ve tel-yapıştırma sunulmaktadır.

Bu kağıt numune hazırlama fotolitografi ve tel-yapıştırma yönleri üzerinde daha çok duruluyor. Film büyütme prosedürleri hakkında daha fazla ayrıntıyı diğer son yayınlarda 8 bulunabilir. Fotolitografi elektron korelasyon uzunluğu ve elektronik faz ayrılması 9-13 araştırmak amacıyla karmaşık oksitler boyutluluk kontrol etmek için önemli bir yöntemdir. Şekil 2, bu işlem sırasında kısmi adım optik görüntüler gösterir....

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides at JoVE.com

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

fabrication-of-spatially-confined-complex-oxides

Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K Görüntüleme.  Oak Ridge National Laboratory. Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Video: Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

Biyolojik materyalden mekansal-ve Yönde-değişen ışık saçılımı Ölçme

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Mühendislik

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic (VES) fluids. The measurements are made for particles settling in unbounded fluids&#160;and fluids between parallel walls. VES fluids over a wide range of rheological properties are prepared and rheologically characterized. The rheological characterization involves steady shear-viscosity and dynamic oscillatory-shear measurements to quantify the viscous and elastic properties respectively. The settling velocities under unbounded conditions are measured in beakers having diameters at least 25x the diameter of particles. For measuring settling velocities between parallel walls, two experimental cells with different wall spacing are constructed. Spherical particles of varying sizes are gently dropped in the fluids and allowed to settle. The process is recorded with a high resolution video camera and the trajectory of the particle is recorded using image analysis software. Terminal settling velocities are calculated from the data.
The impact of elasticity on settling velocity in unbounded fluids is quantified by comparing the experimental settling velocity to the settling velocity calculated by the inelastic drag predictions of Renaud et al.1&#160;Results show that elasticity of fluids can increase or decrease the settling velocity. The magnitude of reduction/increase is a function of the rheological properties of the fluids and properties of particles. Confining walls are observed to cause a retardation effect on settling and the retardation is measured in terms of wall factors.

This paper demonstrates the experimental procedure to measure terminal settling velocities of spherical particles in surfactant-based shear thinning viscoelastic fluids. Fluids over a wide range of rheological properties are prepared and settling velocities are measured for a range of particle sizes in unbounded fluids and fluids between parallel walls.

Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental sciences and industrial applications owing to their periodic arrangement of nanopores with relatively high aspect ratio. However, the techniques reported so far, which could be only valid for mono-surface anodization, show critical disadvantages, i.e., time-consuming as well as complicated procedures, requiring toxic chemicals, and wasting valuable natural resources. In this paper, we demonstrate a facile, efficient, and environmentally clean method to fabricate nanoporous AAOs in sulfuric and oxalic acid electrolytes, which can overcome the limitations that result from conventional AAO fabricating methods. First, plural AAOs are produced at one time through simultaneous multi-surfaces anodization (SMSA), indicating mass-producibility of the AAOs with comparable qualities. Second, those AAOs can be separated from the aluminum (Al) substrate by applying stair-like reverse biases (SRBs) in the same electrolyte used for the SMSAs, implying simplicity and green technological characteristics. Finally, a unit sequence consisting of the SMSAs sequentially combined with SRBs-based detachment can be applied repeatedly to the same Al substrate, which reinforces the advantages of this strategy and also guarantees the efficient usage of natural resources.

A protocol for fabricating nanoporous anodic aluminum oxides via simultaneous multi-surfaces anodization followed by stair-like reverse biases detachments is presented. It can be applied repeatedly to the same aluminum substrate, exhibiting a facile, high-yield, and environmentally clean strategy.

Eşzamanlı çoklu yüzey Anodizations ve merdiven gibi ters önyargıları dekolmanı anodik alüminyum oksit içinde sülfürik ve oksalik asit elektrolit

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

Superhydrophobic Metal yüzeyler imalatı anti-buzlanma uygulamalar için

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.