Name: selective area modification of silicon surface wettability by pulsed uv laser irradiation in liquid environment
Uploaded: 2015-11-09T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment at JoVE.com

This work was supported by the Natural Science and Engineering Research Council of Canada (Discovery Grant No. 122795-2010) and the program of the Canada Research Chair in Quantum Semiconductors (JJD). The help provided by Xiaohuan Xuang, Mohamed Walid Hassen and technical assistance of Sonia Blais of the Universit&#233; de Sherbrooke Centre de caract&#233;risation de mat&#233;riaux (CCM) in collecting XPS data are greatly appreciated. NL acknowledges the Merit Scholarship Program for Foreign Student, Fonds de recherche du Qu&#233;bec - Nature et technologies, for providing a graduate student scholarship.

הכנת 1. לדוגמא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בסופר diamode לדבוק מסוג n (מסומם P-) אחד בצד מלוטש Si רקיק (התנגדות 3.1 ~ 4.8 Ω.m) שהוא 3 אינץ &#39;קוטר, 380 מיקרומטר עבה, לדגימות של 12 מ&quot;מ x 6 מ&quot;מ; לנקות את הדגימות בOptiClear, אצטון ואלכוהול איזופרופיל (5 דקות לכל שלב...

יש לנו הצעת פרוטוקול של קרינת לייזר UV של Si רקיק בתא microfluidic המלא בריכוז נמוך של H 2 O 2 פתרון כדי לגרום למשטח סופר-הידרופילית Si, שנובע בעיקר מהדור של Si-OH. photolysis לייזר UV של H 2 O 2 היה אמור ליצור טעון השלילי OH - רדיקלים. כמו כן, אפקט הפוטואלקטרי לייז?...

המאפיינים אלקטרוניים וכימיים יוצא דופן, כמו גם החוזק המכני הגבוה שלה הפכו סיליקון (Si) בחירה אידיאלית עבור התקני מייקרו-אלקטרוניים וצ&#39;יפס ביו-רפואי 1. שליטת אזור סלקטיבית של פני השטח סי זכתה לתשומת לב משמעותית עבור יישומים הכוללים 2,3 .זה microfluidic ומכשירי מעבדה-על-שבב לעתים קרובות מתקבלת גם על ידי שינוי בקנה מידה ננו של חספוס פני השטח או על ידי טיפול כימי של פני השטח 4. חספוס פני השטח או הדפוסים לייצר מבני משטח מסודרים או הורה על פני השטח סי כוללים photolithography 5, ליתוגרפיה אלומת היונים 6 וטכניקות לייזר 7. בהשוואה לשיטות אלה, הוא דיווח תהליך טקסטורות משטח לייזר להיות פחות מסובך עם הפוטנציאל לייצר microstructures עם רזולוציה מרחבית גבוהה 8. עם זאת, כפי שSi יש סף מוגבה טקסטורות, הקרנה דורשת עם שטף דופק ללגרום למרקם פני השטח העולה על סף אבלציה (~ 500 mJ / 2 סנטימטר) 9, טקסטורות של פני השטח סי יש לעתים קרובות נעזרה בהעסקת אטמוספרות גז תגובתי, כמו זה של לחץ גבוה SF 6 סביבה 4,7,8. כתוצאה מכך, לשנות יכולת רטיבות של משטח סי, עבודות רבות שהתמקדו בטיפול כימי על ידי הפקדת סרטים אורגניים ואי-אורגניים 10 2, או באמצעות טיפול פני השטח פלזמה או קרן אלקטרונים 11,12. הוא הכיר בhydrophilicity של Si מקורם קיומן של קבוצות OH יחידים ונלוות על פני השטח שלו יכול להיות מושגת על ידי רותח זה בפתרון H 2 O 2 ב 100 מעלות צלזיוס במשך 13 דקות אחדויות. עם זאת, המדינות הידרופובי סי פני, שרובם בשל נוכחותם של Si-H או Si-O-CH 3 קבוצות, יכולות להיות מושגת על ידי הטיפול כימי רטוב מעורב תחריט עם פתרון חומצת HF או ציפוי עם photoresist 13-15. כדי להשיג שליטה באזור סלקטיבית של יכולת רטיבות של Si, צעדי דפוסים מורכבים נדרשים בדרך כלל, כוללים טיפול בתמיסות כימיות 16. התגובה הכימית הגבוהה של קרינת לייזר UV שימשה גם למצעים מוצקים מצופים סרט אורגני תהליך סלקטיבי האזור ולשנות יכולת הרטיבות שלהם 17. עם זאת, כמות מוגבלת של נתונים נגיש בשינוי בסיוע לייזר של יכולת רטיבות סי על ידי הקרנה של דגימות שקועים בפתרונות כימיים שונים. במחקר הקודם שלנו, קרינת לייזר UV של מוליכים למחצה III-V באוויר 18-20 וNH 3 21 הייתה הצלחה בשימוש כדי לשנות את ההרכב הכימי של פני השטח GaAs, InGaAs וInP. אנחנו קבענו כי קרינת לייזר UV של מוליכים למחצה III-V בdeionized מים (DI) יורד תחמוצות משטח וקרבידים, ואילו המים נספגים על פני השטח של מוליכים למחצה מגדילים 22. משטח Si מאוד הידרופובי (CA ~ 103 מעלות) הושגו על ידי הקרנת לייזר ARF של דגימות סי במתנול בעבודה האחרונה שלנו 23. כפי שצוין על ידי ספקטרוסקופיה רנטגן Photoelectron (XPS), זה נובע בעיקר מהיכולת של לייזר ARF לphotodissociate CH 3 OH. יש לנו גם משמשים KRF ולייזרי ARF כדי להקרין Si (001) ב0.01% של H 2 O 2 במי DI. זה אפשר לנו להשיג היווצרות אזור סלקטיבית של המשטח סופר-הידרופילית של Si (001) המאופיין בCA של 15 מעלות קרובים. התוצאות מצביעות על כך שXPS זה נובע דור של אג&quot;ח Si-OH על פני השטח המוקרנים 24. תיאור מפורט של טכניקה חדשה זו באמצעות KRF ולייזרי ARF לאזור סלקטיבית בשינוי באתרו של משטח הידרופילי / הידרופובי של פני השטח סי בריכוז נמוך של H 2 O 2 / H 2 O ופתרונות מתנול בא לידי ביטוי במאמר זה. הפרטים שמסרו כאן צריכים להיות מספיקכדי לאפשר ניסויים דומים שבוצעו על ידי חוקרים מעוניינים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>fluorescein stained nanospheres</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F8795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiClear</td>
			<td>National Diagnostics</td>
			<td>OE-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ArF laser (&#955;=193 nm)</td>
			<td>Lumonics</td>
			<td>pulse master 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KrF laser (&#955;=248 nm)</td>
			<td>Lumonics</td>
			<td>pulse master 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XPS</td>
			<td>Kratos Analytical</td>
			<td>AXIS Ultra DLD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XPS quantitification software</td>
			<td>CasaXPS</td>
			<td>2.3.15</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

selective area modification of silicon surface wettability by pulsed uv laser irradiation in liquid environment

יכולת הרטיבות של סיליקון (Si) היא אחד הפרמטרים החשובים בטכנולוגיה של functionalization של חומר וייצור זה של מכשירי biosensing פני השטח. אנו מדווחים על פרוטוקול של שימוש בלייזרי KRF וARF הקרנת Si (001) דגימות שקועים בסביבה נוזלית עם מספר נמוך של קטניות ופועלים בfluences דופק בינוני הנמוך כדי לגרום לשינוי יכולת רטיבות סי. הוופלים שקועים עד 4 שעות בH 0.01% 2 O 2 פתרון 2 O / H לא הראו שינוי מדיד בזווית המגע הראשונית שלהם (CA) ~ 75 מעלות. עם זאת, ל- 500 דופק הקרנת KRF ולייזרי ARF של הוופלים כאלה בmicrochamber מלאה H 0.01% 2 O 2 / H 2 O פתרון ב 250 ו 65 mJ / 2 סנטימטר, בהתאמה, ירד CA לקרוב 15 °, המציין את הקמתה של משטח סופר-הידרופילית. ההיווצרות של Si הופסק-OH (001), ללא שינוי מדיד של מורפולוגיה פני השטח של פרוסות סיליקון, ישאושר על ידי ספקטרוסקופיה Photoelectron רנטגן ומדידות מיקרוסקופי כוח אטומיות. דגימות אזור סלקטיבית מוקרנים אז היו שקועה בפתרון nanospheres מוכתם והעמסת ביוטין מצומדות- לשעה 2, וכתוצאה מכך חוסר תנועה מוצלחת של nanospheres באזור שאינו מוקרן. זה ממחיש את הפוטנציאל של השיטה לbiofunctionalization אזור סלקטיבית וייצור של ארכיטקטורות biosensing מבוססות Si מתקדמים. כמו כן, אנו מתארים פרוטוקול דומה של קרינה של הוופלים שקועים במתנול (CH 3 OH) באמצעות לייזר ARF פועלים בשטף דופק של 65 mJ / 2 סנטימטר ובהיווצרות באתרו של משטח חזק הידרופובי של Si (001) עם CA 103 מעלות. התוצאות מצביעות על היווצרות XPS לייזר מושרה ARF של סיקיירוס (och 3) x תרכובות אחראים להידרופוביות נצפתה. עם זאת, לא תרכובות כגון נמצאו על ידי XPS על פני השטח סי מוקרנים בלייזר KRF במתנול, מפגינותחוסר היכולת של לייזר KRF לphotodissociate מתנול וליצור -OCH 3 רדיקלים.

תוצאות נציג אלו הוצגו בעבודת 23,24 פרסמה הקודמת. איור 1 מציגה את CA לעומת N (מספר הפעימות) באתרים מוקרנים בלייזר KRF ב 250 mJ / 2 סנטימטר בDI H 2 O לריכוזים שונים של H 2 2 O פתרונות O 2 / H (למשל., 0.01, 0.02, 0.05 ו -0.2%). CA יורד עם עליית מספר דופק לכל H 2<...

Watch this Scientific Journal Video about Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment at JoVE.com

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

אנו מדווחים על תהליך של שינוי באתרו של HF טופל סי פני (001) למצב הידרופילי או הידרופובי על ידי הקרנת דגימות בתאי microfluidic המלא H 2 O 2 פתרונות מתנול 2 O פתרון (0.01% -0.5%) או / H באמצעות לייזר UV פעמו של שטף דופק נמוך יחסית.

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

אפיון של פני שטח על ידי שינויי Interferometry אור הלבן: יישומים ביון יורקת, אבלציה ליזר, וניסויי Tribology

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

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

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

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

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

ויזואליזציה של High Speed ​​Liquid Jet Impaction על משטח העברה

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

אוטומציה של מצב נעילה בתוך לייזר סיב סיבוב קוי קיטוב באמצעות מדידות קיטוב פלט

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

חקירת Layer פליטה ספקטרליים Boundary במהלך פולשני חומר בדיקה ב Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

ייצור טמפרטורה גבוהה של Nanostructured yttria התייצב-Zirconia (YSZ) פיגומים על ידי<em&gt; באתרו</em&gt; Xerogels בניית תבנית פחמן

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי המופעל על ידי הצמיחה התרמודינמית של גליונות הרטבה אינטרפסיאליים

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

אנליזה כמותית של אינדוקציה ואקום התכה על-ידי ספקטרוסקופיית לייזר המושרה

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...