Name: fabricating nanogaps by nanoskiving
Uploaded: 2013-05-13T13:00:00
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Este trabajo forma parte del Programa Solar Conjunto (JSP) de Hyet Solar y el Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie FOM, que forma parte de la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO).

1. Preparación de un bloque de seccionamiento <ol><li> Tratar a un 3 &quot;oblea de silicio de grado técnico en un plasma de aire más limpio durante 30 segundos y, a continuación exponerlo a (tridecafluoro-1, 1,2,2,-tetrahydrooctyl) vapor de triclorosilano durante una hora Nota:. Este paso es necesario antes de la paso 1.4 para evitar que el epoxi se adhiera a la oblea de silicio. </li><li> Depositar una capa de oro (por lo general 100 nm de espesor, que definen la anchura de los alambres) a trav?...

<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>

En este trabajo se demostró la fabricación de estructuras NANOGAP utilizando nanoskiving. Este método experimentalmente sencilla permite la producción de nanoestructuras en la tasa de alrededor de uno por segundo, con el control de las tres dimensiones. El tamaño de la brecha-se define mediante la incorporación de cualquiera de las capas sacrificiales de aluminio y la plata o monocapas auto-ensambladas de ditioles (que proporciona una resolución tan pequeña como una). Las nanoestructuras pueden ser colocados a m...

En este trabajo se describe la fabricación de electricidad direccionables y de alta relación de aspecto nanocables de oro, separadas por espacios de nanómetros individuales que utilicen el vacío depositado aluminio y la plata como un sacrificio capas separadoras de espacios&gt; 5 nm y monocapas auto-ensambladas (SAMs) de alkanedithiols los huecos tan pequeños como 1.7 nm. Hemos fabricado estas nanoestructuras sin una habitación limpia o cualquier proceso de fotolitografía por seccionamiento de estructuras de emparedado de oro separadas por un espaciador de sacrificio utilizando un ultramicrotomo, una forma de litografía borde conocido como nanoskiving. 1-3 Este método es una combinación de la deposición de metal fino películas y seccionado usando un ultramicrotomo. El paso principal en nanoskiving está rebanando secciones delgadas con un ultramicrotomo equipado con cuchilla de diamante que está unido a un bote lleno de agua para producir losas que son tan delgadas como ~ 30 nm. Ultramicrotomes se utilizan ampliamente para la preparación de muestras delgadas para formación de imágenes con óptica o eligenron microscopía y muchos de los la mayoría de los profesionales de la experiencia de ultramicrotomía provienen de un fondo biológica o médica. Hay varios métodos para fabricar nanogaps incluyendo uniones mecánicas de descanso, 4 de haz de electrones de litografía 5, revestimiento electroquímico, 6, 7, 8 electromigración enfocada litografía por haz de iones, 9 evaporación sombra, sonda de barrido 10 y microscopía de fuerza atómica, 11 de litografía en hilos , reglas 12 y moleculares. 13 Todos estos métodos tienen sus propias características y aplicaciones, pero la producción y direccionamiento nanogaps tanto en números útiles y con un control preciso sobre las dimensiones de la brecha sigue siendo un reto. Además, estos métodos tienen altos costos de operación, que se limitan a la clase de materiales que pueden sobrevivir a los procesos de grabado, y están limitadas en la resolución. Nanoskiving permite la rápida fabricación de nanocables eléctricamente-direccionables con SPACINgs de nanómetros individuales en la sobremesa. Estamos interesados ​​en la rápida creación de prototipos de nanoestructuras para la electrónica molecular, para el que los electrodos nano-fabricados no requieren técnicas especializadas o de tiempo; 14 una vez que se hace un bloque, puede producir cientos de miles de nanoestructuras, (serie) en demanda. Sin embargo, la técnica no se limita a SAM o la electrónica molecular y es un método general para la preparación de un hueco entre dos nanoestructuras. En este trabajo se utiliza la plata, el aluminio y SAM como capas de sacrificio para producir lagunas de diversos tamaños entre los nanocables de oro, pero la técnica no se limita a estos materiales (o nanocables metálicos). Los alambres son de pick-and-place y son compatibles con la alineación magnética, así que se pueden colocar sobre sustratos arbitrarias. 15 Otro punto fuerte de nanoskiving es que proporciona control sobre las tres dimensiones. Las dimensiones de las muestras se determinan por la topografía del sustrato (X), laespesor de la película depositada (Y) y el espesor de la losa producido por el ultramicrotomo (Z). Figura 1 resume el procedimiento usado para producir los nanocables con la distancia definida. Características de oro (1-2 mm de longitud) se depositan por evaporación a través de una máscara de teflón sobre un sustrato de silicio. Epofix (Microscopía Electrónica de Ciencias) epoxi pre-polímero se vierte sobre toda la oblea, que cubre las características de oro, cuando se cura la resina epoxi, la resina se separa de la oblea (es decir, a través de la plantilla de extracción); las características de oro permanecen adheridos a la epoxi . Para capas de sacrificio metálicos, de aluminio o de plata se evapora con el espesor deseado a través de la máscara de Teflón con un desplazamiento de 200 - 500 micras sobre las características de oro. Para producir sub-5 lagunas nm, un SAM se forma por inmersión de las características de oro en una solución etanólica de 1 mM del ditiol apropiado durante la noche. Un segundo conjunto de oro (u otro metal) se deposita mediante la colocación de la máscara de sombra de teflón sobre elprimera capa de características de oro (cubierto de plata, de aluminio o de una SAM) con un desplazamiento de 200 - 500 micras con respecto a la primera evaporación. Este desplazamiento se define finalmente la dimensión más larga de la brecha, y puede ser medido con precisión utilizando un micro-regla antes de clavarse toda la estructura en epoxi para seccionar. A continuación, toda la estructura está incrustado en un bloque de epoxi que entonces podría estar listo para seccionar la ultramicrótomo. El brazo de muestreo mantiene el bloque preparado medida que avanza la cuchilla de diamante hacia ella en pasos controlados que definirán el espesor de las losas. La sección resultante flota en el agua en el barco.

<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

Existen varios métodos de fabricación nanogaps con espacios controlados, pero el control preciso sobre el espacio sub-nanométrica entre dos electrodos-y generando en prácticas cantidades-sigue siendo un reto. La preparación de electrodos NANOGAP utilizando nanoskiving, que es una forma de litografía borde, es una técnica rápida, sencilla y de gran alcance. Este método es un proceso totalmente mecánico que no incluya ninguna foto o haz de electrones pasos litográficas y no requiere ningún equipo especial o de infraestructura, tales como salas limpias. Nanoskiving se utiliza para fabricar nanogaps eléctricamente direccionables con control sobre las tres dimensiones; la dimensión más pequeña de estas estructuras se define por el espesor de la capa de sacrificio (Al o Ag) o monocapas auto-ensambladas. Estos cables se pueden colocar manualmente por transportarlos en gotas de agua y electricidad son directamente direccionable, no se requieren más de litografía para conectarlos a unelectrómetro.

Preparamos estructuras NANOGAP incorporando dos capas sacrificiales metálicos como el separador: aluminio y plata. Hemos grabado al ácido estas capas para obtener lagunas del espesor deseado. Como se describe en la sección de Protocolo, después de la sección expusimos las estructuras que contienen plata a plasma de oxígeno, y los que contienen aluminio a HCl acuoso. Figura 2 muestra micrografías electrónicas de barrido (SEM) de los nanocables resultantes con separación a escala nanométrica. En...

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Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

La fabricación de, relación de aspecto alta eléctricamente direccionable (&gt; 1000:1) nanocables de metal separadas por huecos de nanómetros individuales utilizando ya sea capas de sacrificio de aluminio y la plata o monocapas auto-ensambladas como plantillas se describe. Estas estructuras NANOGAP se fabrican sin una habitación limpia o cualquier proceso de foto-litográficas o de haz de electrones por una forma de litografía borde conocido como nanoskiving.

Fabricación Nanogaps por Nanoskiving

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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