Name: analysis of contact interfaces for single gan nanowire devices
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices at JoVE.com

Författarna vill tacka för individerna i Kvantelektronik och fotonik Avdelningen för National Institute of Standards and Technology i Boulder, CO för deras hjälp.

The GaN NWS användes i dessa experiment odlades genom katalysatorfri molekylär strålepitaxi (MBE) på Si (111) substrat 9. Det allmänna förfarandet för framställning av den NW suspensionen från substratet med det som vuxen NWS illustreras i figur 1. 1. Nanowire Suspension Framställning <ol><li> Cleave en liten (&lt;5 mm x 5 mm) bit av de som odlade NWS på underlaget. </li><li> Fyll en liten capped vial med ca 1 ml isopropanol (IPA). </li><li> Placera d...

<ol>
	<li>Lu, W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor+nanowires.">Semiconductor nanowires.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).</li><li>Mater Res, A. n. n. u. R. e. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 34, 83-122 (2004).</li><li>Pettersen, S. V., Grande, A. 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=Formation+and+electronic+properties+of+oxygen+annealed+Au/Ni+and+Pt/Ni+contacts+to+p-type.">Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type.</a> 22, 186-193 (2007).</li><li>Chen, L. C., Ho, J. K., 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=The+Effect+of+Heat+Treatment+on+Ni/Au+Ohmic+Contacts+to+p-Type.">The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type.</a> 176, 773-777 (1999).</li><li>Liday, J., 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=Investigation+of+NiOx-based+contacts+on+p-GaN.">Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).</li><li>Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+epitaxial+Au/Ni/Au+ohmic+contacts+to+p-GaN.">Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).</li><li>Ho, J. K., Jong, C. 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=Low-resistance+ohmic+contacts+to+p-type+GaN+achieved+by+the+oxidation+of+Ni/Au+films.">Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films.</a> J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).</li><li>Herrero, A. M., Blanchard, 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=Microstructure+evolution+and+development+of+annealed+Ni/Au+contacts+to+GaN+nanowires.">Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires.</a> Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).</li><li>Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneously+grown+GaN+and+AlGaN+nanowires.">Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires.</a> J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).</li><li>Herrero, A. M., Bertness, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Dispersion+and+Surface+Pretreatment+for+Single+GaN+Nanowire+Devices.">Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).</li></ol>

Tekniken presenteras möjliggör analys av kontakt / substrat och kontakt / NW mikrostruktur av enstaka NW-enheter. De huvudsakliga fördelarna med denna teknik är dess låga kostnad och enkelhet. Det möjliggör för kvalitativ och kvantitativ analys av kontaktgränssnittet i stor skala med underlaget och på en mikrometerskala med enskilda NWS. Användningen av kol tejp för filmen avlägsnas och SEM stifttapparna för prov montering gör det möjligt för analys med användning av karakteriseringstekniker som kräve...

Single-NW enheterna är gjorda genom att dispergera en NW suspension på ett isolerande substrat och bildande kontaktkuddar på substratet genom konventionell fotolitografi och metallbeläggning, vilket resulterar i slumpartat två-terminalanordningar. En tjock SiO 2 film på en Si wafer används vanligen som ett isolerande substrat 1,2. För metaller avsatta på en SiO 2 yta, är ett vanligt problem som har uppstått genom värmebehandling förekomst av tomrumsbildning vid metall / SiO 2-gränssnitt. Förutom att sprickbildning och delaminering av metallfilm, kan detta tomrum bildningen negativt påverka enhetens prestanda från en ökning av motstånd som orsakas av en minskning av kontaktytan. Ni / Au kontakter oxiderade i N 2 / O 2 atmosfärer är den dominerande kontaktsystemet tillämpas på p-GaN 3-7. Under värmebehandling i en N 2 / O 2 diffunderar Ni till ytan för att bilda NiO och Au diffunderar ner tillsubstratytan. I detta arbete var överdriven tomrum bildas vid kontakt / NW och kontakt / SiO 2 gränssnitt visat att inträffa under glödgning av Ni / Au-kontakter till NWS på SiO 2 8. Ytan morfologi glödgade Ni / Au-film, dock inte indikerar att det finns håligheter eller i vilken grad ogiltig bildning har inträffat. För att lösa detta problem har vi utvecklat en teknik för att avlägsna Ni / Au kontakter och GaN NWS från SiO 2 / Si substrat för att analysera gränssnittet i kontakt med underlaget och NWS. Denna teknik kan användas för avlägsnande av eventuella kontakt struktur som har dålig vidhäftning till substratet. De Ni / Au-filmer med GaN NWS inbäddade i dem tas bort från SiO 2 substrat med kol tejp. Kolet tejpen vidhäftas mot en standard stift Fäste för karakterisering genom användning av svepelektronmikroskopi (SEM) tillsammans med flera andra verktyg. Det detaljerade förfarandet för fabsmörjning av enstaka GaN NW-enheter och analys av deras kontaktyta morfologi beskrivs.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>REAGENTS and MATERIALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lift-off resist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>LOR 5A</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>Shipley</td>
			<td>1813</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Rohm and Haas Electronic Materials</td>
			<td>MF CD-26</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist stripper</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>Nano Remover PG</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiO2/Si wafers</td>
			<td>Silicon Valley Microelectronics</td>
			<td>3-inch &#60;100&#62; N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon tape</td>
			<td>SPI Supplies</td>
			<td>5072, 8 mm wide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-08849-00</td>
			<td>Low power</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR-200</td>
			<td>Metered, disposal tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive ion etcher</td>
			<td>SemiGroup</td>
			<td>RIE 1000 TP</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB3</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ozone cleaner</td>
			<td>Jelight</td>
			<td>Model 42</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam evaporator</td>
			<td>CVC</td>
			<td>SC-6000</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>* Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of contact interfaces for single gan nanowire devices

Single GaN nanowire (NW) anordningar tillverkade på SiO 2 kan uppvisa en stark nedbrytning efter glödgning på grund av förekomsten av tomrum bildning vid kontakt / SiO 2-gränssnitt. Detta tomrum bildning kan orsaka sprickbildning och delaminering av metallfilm, vilket kan öka motståndet eller leda till ett fullständigt misslyckande för NW-enheten. För att hantera frågor i samband med tomrum bildas, har en teknik utvecklats som tar bort Ni / Au kontaktmetallfilmer från substraten för att möjliggöra undersökning och karakterisering av kontakt / substrat och kontakt / NW gränssnitt enstaka GaN NW-enheter. Detta förfarande bestämmer graden av vidhäftning av kontakt filmer till substratet och NWS och tillåter för karakterisering av morfologin och sammansättningen hos kontaktgränssnittet med substratet och nanotrådar. Denna teknik är också användbar för att bedöma mängden av resterande föroreningar som återstår från NW suspensionen ennd från fotolitografiska processer på NW-SiO 2 yta före beläggning med metall. De detaljerade stegen i detta förfarande presenteras för borttagning av glödgade Ni / Au kontakter till Mg-dopade GaN NWS på en SiO 2 substrat.

Ett exempel på en SEM-analys på glödgade Ni / Au-filmer som avlägsnats från SiO 2 substrat med användning av kol tejp visas i fig. 4. Ytan på en Ni / Au kontakt före avlägsnande visas i figur 4A. Undersidan av samma område av just Ni / Au-film efter avlägsnande visas i figur 4B. Jämförelse av ytan och undersidan morfologi kan bidra till att avgöra om det finns ett samband mellan de två. Till exempel, när de två bilderna jämförs, kan det ses...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices at JoVE.com

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

En teknik utvecklades som tar bort Ni / Au kontaktmetallfilmer från deras substrat för att möjliggöra undersökning och karakterisering av kontakt / substrat och kontakt / NW gränssnitt enstaka GaN nanowire enheter.

Analys av kontaktytor för ensamstående GaN Nanowire-enheter

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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 ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Termiska mätteknik i Analytisk mikroflödessystem enheter

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Kärnfria Tillväxt av vismut Nanowire Array via vakuum Termisk förångning

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Lösningsmedelsbindning för framställning av PMMA och COP Mikrofluidikanordningar

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) -baserad metodik för att kvantitativt utvärdera framåt och bakåtljusstrålning från intrakokulära linser

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flöde-assisted Dielectrophoresis: En låg kostnad metod för tillverkning av högpresterande lösning-bearbetningsbar nanotråd enheter

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Atmosfäriskt tryck tillverkning av stora lager rektangulära SnSe flingor

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

Tillverkning av brytningsfel-index-matchade enheter för biomedicinsk mikrofluidik

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in CuIn,GaSe2 Thin-film Solar Cells

Tillverkning av robust Nanoscale kontakt mellan en Silvernanowire elektrod och CdS buffertskikt i Cu (i, ga) se2 thin-film solceller

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

Sprickövervakning i resonans utmattningsprovning av svetsade preparat med digital bild korrelation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...