Name: fabricating nanogaps by nanoskiving
Uploaded: 2013-05-13T13:00:00
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이 작품은 Hyet 태양과 과학 연구에 대한 네덜란드기구 (NWO)의 일부입니다 Stichting voor Fundamenteel Onderzoe​​k 데르 Materie FOM의 공동 태양 광 프로그램 (JSP)의 일부입니다.

1. 단면의 블록의 준비 <ol><li> .이 단계는 이전에 필요한 : 공기 플라스마 30 초 동안 청소 한 후 한 시간 동안 (tridecafluoro-1, 1,2,2, - 테트라 히드로) 트리클로로 실란 증기에 노출 주에서 기술 등급 3 &quot;실리콘 웨이퍼를 처리 실리콘 웨이퍼에 고착 에폭시을 방지하기 위해 1.4 단계. </li><li> 전처리 된 실리콘에, 테플론 마스터 (0.5 mm, 1mm, 또는 1.5 mm 결과 전선의 길이를 정의?...

<ol>
	<li>Lipomi, D. J., Martinez, R. V., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+thin+sectioning+(nanoskiving)+to+fabricate+nanostructures+for+electronic+and+optical+applications.">Use of thin sectioning (nanoskiving) to fabricate nanostructures for electronic and optical applications.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (37), 8566-8583 (2011).</li><li>Xu, Q., Rioux, R. M., Dickey, M. D., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoskiving:+A+new+method+to+produce+arrays+of+nanostructures.">Nanoskiving: A new method to produce arrays of nanostructures.</a> Acc. Chem. Res. 41 (12), 1566-1577 (2008).</li><li>Xu, Q., Rioux, R. M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+complex+metallic+nanostructures+by+nanoskiving.">Fabrication of complex metallic nanostructures by nanoskiving.</a> ACS Nano. 1 (3), 215-227 (2007).</li><li>Reed, M. A., Zhou, C., Muller, C. J., Burgin, T. P., Tour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductance+of+a+molecular+junction.">Conductance of a molecular junction.</a> Science. 278 (5336), 252-254 (1997).</li><li>Chen, W., Ahmed, H., Nakazoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulomb+blockade+at+77+k+in+nanoscale+metallic+islands+in+a+lateral+nanostructure.">Coulomb blockade at 77 k in nanoscale metallic islands in a lateral nanostructure.</a> Appl. Phys. Let. 66 (24), 3383-3384 (1995).</li><li>Morpurgo, A. F., Marcus, C. M., Robinson, D. 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+fabrication+of+metallic+electrodes+with+atomic+separation.">Controlled fabrication of metallic electrodes with atomic separation.</a> Appl. Phys. Let. 74 (14), 2084-2086 (1999).</li><li>Paska, Y., Haick, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+cross-linking+changes+within+a+self-assembled+monolayer+in+a+nanogap+junction:+A+tool+for+investigating+the+intermolecular+electronic+coupling.">Systematic cross-linking changes within a self-assembled monolayer in a nanogap junction: A tool for investigating the intermolecular electronic coupling.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (6), 1774-1775 (2010).</li><li>Park, J., Pasupathy, A. N., Goldsmith, J. I., Chang, C., Yaish, Y., Petta, J. R., Rinkoski, M., Sethna, J. P., Abruna, H. D., McEuen, P. L., Ralph, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulomb+blockade+and+the+kondo+effect+in+single-atom+transistors.">Coulomb blockade and the kondo effect in single-atom transistors.</a> Nature. 417 (6890), 722-725 (2002).</li><li>Nagase, T., Kubota, T., Mashiko, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+nano-gap+electrodes+for+measuring+electrical+properties+of+organic+molecules+using+a+focused+ion+beam.">Fabrication of nano-gap electrodes for measuring electrical properties of organic molecules using a focused ion beam.</a> Thin Solid Films. 438-439, 374-377 (2003).</li><li>Kubatkin, S., Danilov, A., Hjort, M., Cornil, J., Br&#233;das, J. -. L., Stuhr-Hansen, N., Hedeg&#229;rd, P., Bj&#248;rnholm, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Electron+Transistor+of+a+Single+Organic+Molecule+with+Access+to+Several+Redox+States.">Single-Electron Transistor of a Single Organic Molecule with Access to Several Redox States.</a> Nature. 425 (6959), 698-701 (2003).</li><li>Notargiacomo, A., Foglietti, V., Cianci, E., Capellini, G., Adami, M., Faraci, P., Evangelisti, F., Nicolini, C. <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+microscopy+lithography+as+a+nanodevice+development+technique.">Atomic force microscopy lithography as a nanodevice development technique.</a> Nanotechnology. 10 (4), 458-463 (1999).</li><li>Qin, L., Park, S., Huang, L., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-wire+lithography.">On-wire lithography.</a> Science. 309 (5731), 113-115 (2005).</li><li>Hatzor, A., Weiss, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+rulers+for+scaling+down+nanostructures.">Molecular rulers for scaling down nanostructures.</a> Science. 291 (5506), 1019-1020 (2001).</li><li>Pourhossein, P., Chiechi, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directly+addressable+sub-3+nm+gold+nano-gaps+fabricated+by+nanoskiving+using+self-assembled+monolayers+as+templates.">Directly addressable sub-3 nm gold nano-gaps fabricated by nanoskiving using self-assembled monolayers as templates.</a> ACS Nano. 6, 5566-5573 (2012).</li><li>Lipomi, D. J., Ilievski, F., Wiley, B. J., Deotare, P. B., Lon&#269;ar, M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+fabrication+and+magnetic+positioning+of+metallic+and+polymeric+nanowires+embedded+in+thin+epoxy+slabs.">Integrated fabrication and magnetic positioning of metallic and polymeric nanowires embedded in thin epoxy slabs.</a> ACS Nano. 3 (10), 3315-3325 (2009).</li><li>Mays, R. L., Pourhossein, P., Savithri, D., Genzer, J., Chiechi, R. C., Dickey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thiol-containing+polymeric+embedding+materials+for+nanoskiving.">Thiol-containing polymeric embedding materials for nanoskiving.</a> Journal of Materials Chemistry C. , (2013).</li><li>Thuo, M. M., Reus, W. F., Nijhuis, C. A., Barber, J. R., Kim, C., Schulz, M. D., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odd-even+effects+in+charge+transport+across+self-assembled+monolayers.">Odd-even effects in charge transport across self-assembled monolayers.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (9), 2962-2975 (2011).</li><li>Song, H., Kim, Y., Jeong, H., Reed, M. A., Lee, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+Tunneling+Transport+in+Molecular+Junctions.">Coherent Tunneling Transport in Molecular Junctions.</a> J. Phys. Chem. C. 114 (48), 20431-20435 (2010).</li><li>Wang, W. Y., Lee, T., Reed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+Electron+Conduction+in+Self-Assembled+Alkanethiol+Monolayer+Devices.">Mechanism of Electron Conduction in Self-Assembled Alkanethiol Monolayer Devices.</a> Phys. Rev. B. 68 (3), 035416 (2003).</li><li>Weiss, E. A., Chiechi, R. C., Kaufman, G. K., Kriebel, J. K., Li, Z., Duati, M., Rampi, M. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+defects+on+the+electrical+characteristics+of+Mercury-Drop+junctions:+Self-Assembled+monolayers+of+n-+Alkanethiolates+on+rough+and+smooth.">Influence of defects on the electrical characteristics of Mercury-Drop junctions: Self-Assembled monolayers of n- Alkanethiolates on rough and smooth.</a> 129 (14), 4336-4349 (2007).</li></ol>

본 논문에서 우리는 nanoskiving를 사용 nanogap 구조의 제작을 보여 주었다. 이 실험적 간단한 방법은 세 가지 차원 제어로, 초당 약의 비율로 나노 구조의 생산을 가능하게합니다. 간격 크기는 희생 알루미늄과 은색의 레이어 또는 dithiols의 자기 조립 단일 층 (어떤이의 작은 해상도를 준다) 중 하나를 통합하여 정의됩니다. 나노 구조는 임의의 기판에 손을 배치하고 그들이 nanoskiving의 독특한 특성 인 ...

이 문서에서는 사용하는 단일 나노 미터의 간격으로 구분하여 금의 전기적 주소, 고 종횡비 나노 와이어의 제조 기술 진공 증착 간격&gt; 5 nm의 alkanedithiols의 자기 조립 단분자막 (SAM을)에 대한 희생 스페이서 층으로 알루미늄과은을 1.7 나노 미터의 작은 틈새합니다. 우리는을 Ultramicrotome를 사용하여 희생 스페이서, nanoskiving로 알려진 첨단 리소그래피의 형태로 구분 황금의 단면 샌드위치 구조로 클린 룸이나 포토 리소그래피 공정없이 이러한 나노 구조를 제작. 1-3이 방법은 얇은 금속의 증착의 조합입니다 필름을 Ultramicrotome을 사용하여 단면. nanoskiving의 주요 단계 ~ 30 nm의 약하게합니다 슬래브를 생산하는 물이 가득 보트에 연결된 다이아몬드 나이프 장착을 Ultramicrotome 얇은 부분을 분할합니다. Ultramicrotomes는 광학와 영상을위한 얇은 시료의 준비를 위해 광범위하게 사용되거나 선출된다론 현미경 및 생물 학적 또는 의료 배경에서 온 ultramicrotomy의 가장 경험 실무자의 많은. 기계 브레이크 접합, 4 전자빔 리소그래피 5, 전기 도금, 6, 7, 일렉트로, 8 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피, 9 그림자 증발, 10 스캐닝 프로브와 원자 힘 현미경 (atomic force microscopy), 11 선 리소그래피 등의 제조 nanogaps의 방법은 여러 가지가 있습니다 12 분자 통치자 13. 이러한 방법은 모두 자신의 특성 및 응용 프로그램을 가지고 있지만 유용한 전화 번호와 간격의 크기를 정밀하게 제어 모두 nanogaps을 생산하고 주소가 과제로 남아. 또한 이러한 방법들은 식각 공정에서 살아남을 수있는 물질의 클래스로 제한됩니다, 높은 운영 비용을 가지고 있고, 해상도 제한됩니다. Nanoskiving는 spacin와 전기적 주소 나노 와이어의 빠른 제작을 가능하게벤치 위에 단일 나노 미터의 GS. 우리는 나노 제작 된 전극 전문 또는 시간이 소요되는 기술을 필요로하지 않는하는 분자 전자 공학을위한 나노 구조의 신속한 프로토 타이핑에 관심이있는, 블록이 이루어지면 14, 그것은 나노 수십만, (직렬)에 생산할 수 수요. 그러나, 기술의 SAM 또는 분자 전자에 국한되지 않고 두 개의 나노 구조 사이의 간격을 제조하는 일반적인 방법입니다. 본 논문에서는 금 나노 와이어 사이의 다양한 크기의 격차를 생산하는 희생 층으로은, 알루미늄, 및 SAM을 사용하지만 기술은 이러한 물질 (또는 금속 나노 와이어)에 국한되지 않습니다. 와이어 픽업 및 장소이며, 자기 정렬과 호환됩니다, 따라서 그들은 임의의 기판에 배치 할 수 있습니다. nanoskiving 15 또 다른 장점은 세 가지 차원에 대한 제어를 가르치시는 것입니다. 샘플의 크기는 기판의 지형 (X)에 의해 결정됩니다증착 필름 (Y) 및을 Ultramicrotome (Z)에 의해 생성 된 슬래브의 두께 두께. 그림 1은 정의 된 간격 나노 와이어를 생산하는 데 사용하는 절차를 요약 한 것입니다. 금 기능 (길이 1~2mm)는 실리콘 기판에 테프론 마스크를 통해 증발 증착된다. Epofix (전자 현미경 과학) 에폭시 사전 폴리머 금 기능, 에폭시가 경화 될 때, 에폭시 (스트립 템플릿을 통해 즉) 웨이퍼로부터 분리를 포함, 전체 웨이퍼에 부어, 금 기능은 에폭시로 접착 유지 . 금 기능을 통해 500 μm의 - 금속 희생 레이어, 알루미늄 또는은을 200의 오프셋 (offset)와 테프론 마스크를 통해 원하는 두께 증발된다. 하위 5 nm의 간격을 생산하기 위해, SAM은 하룻밤 사이에 적절한 디티의 1 mM의 에탄올 용액에 금 기능을 잠수에 의해 형성된다. 금 (또는 다른 금속)의 두 번째 세트에 테플론 그림자 마스크를 배치하여 증착골드 기능 (실버, 알루미늄 또는 SAM에 포함)의 첫 번째 층 (200)의 오프셋 (offset) - 최초의 증발에 대해 500 μm의. 이 오프셋은 결국 격차의 가장 긴 차원을 정의하고, 그것은 정확하게 단면 에폭시의 전체 구조를 포함하기 전에 마이크로 통치자를 사용하여 측정 할 수 있습니다. 그런 다음 전체 구조는 다음을 Ultramicrotome과 단면에 대한 준비가 될 수있는 에폭시의 블록에 포함됩니다. 샘플 암은 슬래브의 두께를 정의하는 제어 단계에서 그것을 향해 다이아몬드 나이프 진보로 준비된 블록을 보유하고 있습니다. 결과 절에서는 보트 물에 수레.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Epofix epoxy resin </td>
 <td> Electron Microscopy </td>
 <td> 1232 </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td> Sciences </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gold </td>
 <td> Schone Edelmetaal B.V</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Aluminum </td>
 <td> Umicore Materials AG </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Silver </td>
 <td> Umicore Materials AG </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>(tridecafluoro-1,1,2,2, </td>
 <td> ABCR GmbH co.KG</td>
 <td> 78560-45-9 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>-tetrahydrooctyl) </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>trichlorosilane </td>
 <td></td>
 <td> </td>
 <td> </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>,12-dodecanedithiol </td>
 <td> Home-synthesised </td>
 <td> </td>
 <td>According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>,14-tetradecanedithiol </td>
 <td> synthesized in house </td>
 <td> </td>
 <td> According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>,16-hexadecanedithiol </td>
 <td> synthesized in house </td>
 <td> </td>
 <td>According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Thermal deposition system </td>
 <td> home-built </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ultramicrotome </td>
 <td> Leica Microsystems </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dimanod knife ultra 35 </td>
 <td> Diatome </td>
 <td> DU3540</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dimanod knife ultra 45 </td>
 <td> Scimed GMBH </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Scanning electron microscope </td>
 <td> JOEL </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Source meter </td>
 <td> Keithley </td>
 <td> </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Table 1. Tables of Specific Reagents and Equipment.</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

fabricating nanogaps by nanoskiving

이 제어 간격과 nanogaps의 제조 방법은 여러 가지가 있지만, 두 개의 전극과 실제에서 그 (것)들을 생성 사이의 서브 나노 미터 간격을 통해 정확하게 제어 여전히 도전 수량은 -이다. 에지 리소그래피의 한 형태이다 nanoskiving를 사용하여 nanogap 전극의 준비는 빠르고, 간단하고 강력한 기술입니다. 이 방법은 어떤 사진 또는 전자빔 리소그래피 단계를 포함하지 않으며, 클린 룸 등의 특수 장비 나 인프라를 필요로하지 않는 완전히 기계적인 과정입니다. Nanoskiving은 세 가지 차원 제어와 전기적 주소 nanogaps을 제조하는 데 사용됩니다, 이러한 구조의 작은 차원은 희생 층 (알이나 자세) 또는 자기 조립 단일 층의 두께에 의해 정의됩니다. 이 전선은 수동으로 물 방울에 그들을 전송하여 위치를 직접 전기적으로 주소를 지정할 수 있으며, 더 리소그래피에 연결하는 데 필요하지 않습니다전위계.

알루미늄은 : 우리는 스페이서로 두 개의 금속 희생 층을 통합하여 nanogap 구조를 준비했다. 우리가 원하는 두께의 격차를 얻기 위해 이러한 층을 에칭. 같은 프로토콜 섹션에 설명 된 단면 후에 우리는 산소 플라즈마에 실버를 포함하는 구조 및 HCl 수용액에 그 포함 된 알루미늄을 노출. 그림 나노 미터 스케일의 분리와 결과 나노 와이어의 전자 현미경 사진 (SEMS)를 스캔 2...

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Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

전기적 주소, 높은 종횡비 (&gt; 1000:1)의 제작은 템플릿으로 희생 알루미늄과 은색의 레이어 또는 자기 조립 단일 층을 사용하여 단일 나노 미터의 간격으로 구분하여 금속 나노 와이어가 설명되어 있습니다. 이 nanogap 구조는 nanoskiving로 알려진 첨단 리소그래피의 형태로 클린 룸 또는 사진이나 전자빔 리소그래피 공정없이 제작되어 있습니다.

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There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two ...

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