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.

1. Numune Hazırlama <ol><li> (P-katkılı), bir tarafı Si gofreti cilalı bir n-tipi yanlması için bir diamode bir çubuk kullanarak (direncine 3,1 ~ 4,8 Ω.m) çapı 3 inç, 12 mm x 6 mm numuneler halinde, 380 mikron kalınlığında; OptiClear, aseton ve izopropil alkol (her adım için 5 dakika) örnekleri temizleyin. </li><li> 1 dk İlk oksit uzak etch için ~% 0.9 HF çözeltisi içinde aşındırma örnekler; (N2) DI su ile durulayın ve yüksek saflıkta (% 99.999), azot kuru. </li><li> N 2<...

Bu yazıda Si-OH üretimine esas olan bir PE kaplama Si yüzey indükleme H2O 2 çözeltinin düşük konsantrasyonda dolu mikro-akışkan odası içinde silisyum UV lazer ışınlamasının bir protokol önermişlerdir. Radikalleri - H 2 O 2 UV, lazer fotoliz negatif yüklü OH oluşturmak gerekiyordu. Ayrıca, UV fotoelektrik etkisi, pozitif yüklü bir yüzey 37 oluşumuna yol açar. Bu nedenle, bu negatif bir OH etkileşimi - pozitif yüklü bir yüzeye sahip k?...

Dikkat çekici elektronik ve kimyasal özellikleri yanı sıra yüksek mekanik mukavemet silikon (Si) mikroelektronik cihazlar ve biyomedikal yongaları 1 için ideal bir seçim yaptık. Si yüzeyin seçici alan kontrolü mikroakışkan ve laboratuvar-on-chip cihazlar 2,3 .Bu genellikle elde ya yüzey sertliği nano ölçekli modifikasyonu ile veya yüzeye 4 kimyasal tedavi ile olan içeren uygulamalar için önemli dikkat çekmiştir. Si yüzeyinde düzensiz ya da düzenli yüzey yapıları üretmek için yüzey pürüzlendirme veya desenlendirme fotolitografi 5, iyon demeti litografi 6 ve lazer teknikleri 7 arasındadır. Bu yöntemler ile karşılaştırıldığında, lazer yüzey dokuma işlemi, yüksek uzaysal çözünürlüğü 8 mikro üretme potansiyeline sahip daha az karmaşık olduğu bildirilmiştir. Ancak, Si darbe akıcılığa karşı olan yüksek bir tekstüre eşiğini gerektiren ışınlama olduğu gibionun ablasyon eşiği (~ 500 mJ / cm 2) 9 aşan yüzey dokusunu neden, Si yüzey tekstüre sıklıkla böyle bir yüksek basınç SF 6 çevre 4,7,8 olduğu gibi reaktif gaz atmosferleri, istihdam yardımcı olmuştur. Sonuç olarak, Si sathının ıslatılabilme kabiliyetinin daha değiştirmek için sayısız çalışmalar 10 organik ve inorganik film 2 biriktirilmesi, ya da plazma ya da elektron ışını yüzey muamelesi 11,12 ile kimyasal muamele üzerine odaklanmıştır. Birkaç dakika 13, 100 ° C de bir H2 O 2 çözeltisi içinde kaynatılarak elde edilebilir yüzeyi üzerinde tek ve ilişkili OH gruplarının varlığından kaynaklanan Si, hidrofilisite kabul edilmektedir. Bununla birlikte, Si-H ya da Si-O-CH3 grupların varlığı nedeniyle, çoğu olan hidrofobik Si yüzey durumları, ışığa 13 HF asit çözeltisi ya da kaplama ile dağlama içeren yaş kimyasal işleme ile elde edilebilir-15. Si ıslanabilirlik seçici alan kontrolü sağlamak için, karmaşık desen adımlar genellikle kimyasal solüsyonlar 16 tedavi de dahil olmak üzere, gereklidir. UV lazer radyasyonunun yüksek kimyasal tepkime de seçici alan süreci, organik film kaplı katı yüzeylerde kullanılan ve onların ıslatılabilirliğini 17 modifiye edilmiştir. Bununla birlikte, sınırlı bir veri miktarı, farklı kimyasal Çözeltilerin bekletilen numunelerin irradyasyonu ile Si ıslanabilirlik lazer destekli modifikasyon mevcuttur. Daha önceki araştırmalarda, hava 18-20 ve NH 3 21 III-V yarı iletkenler UV lazer ışını başarıyla GaAs, InGaAs ve InP yüzey kimyasal bileşimini değiştirmek için kullanılmıştır. Yarı iletken yüzey emdiği suyun, 22 artar ederken deiyonize III-V yarı iletkenlerinin UV içinde lazer kurulan (Dİ) su, yüzey oksitleri ve karbürler azaltır. Bir güçlü hidrofobik Si yüzey (CA ~ 103 °) son çalışma 23 metanol içinde Si örneklerinin ArF lazer ışını ile elde edilmiştir. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile gösterildiği gibi, bu temel nedeni CH3 OH photodissociate için ArF lazer yeteneği sağlamaktır. Biz de DI suda H 2 O 2 bir% 0.01 olarak (001) Si ışın tedavisi için kRf ve ArF lazerler kullandım. Bu bize yakın 15 ° CA ile karakterize Si süperhidrofilik yüzeyine (001) selektif alan oluşumunu sağlamak için izin verdi. XPS sonuçları bu ışınlanmış yüzeyi 24 Si-OH bağlarının oluşumuna bağlı olduğunu göstermektedir. H2O 2 / H2O ve metanol solüsyonları düşük konsantrasyonda Si yüzeyinin hidrofilik / hidrofobik yüzey yerinde modifikasyon seçici alanı için kRf ve ArF lazer kullanarak bu tekniğin ayrıntılı bir açıklaması, bu makalede gösterilmiştir. Burada sağlanan ayrıntıları yeterli olmalıdırizin benzer deneyler ilgilenen araştırmacılar tarafından yapılmalıdır.

<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

Silikon ıslanabilirlik (Si) biyo-algılayıcı cihazların bu malzeme ve üretim yüzeyi işlevsellik teknolojisinde önemli parametrelerden biridir. Biz Si ​​ıslatımlılık değişiklik yaratmak için orta düşük nabız akıcılıklarda darbe sayısı düşük olan bir sıvı ortamda dalmış Si (001) örnekleri aydınlatarak KrF ve ArF lazerler kullanarak ve işletim bir protokol rapor. Gofret başlangıç ​​temas açısı (CA) ~ 75 ° ölçülebilir değişiklik göstermemiştir bir% 0.01 H 2 O 2 / H 2 O çözeltisi fazla 4 saat dalmış. Ancak, microchamber tür gofret 500 nabız KrF ve ArF lazerler ışınlama% 0.01 H ile dolu 2 2 O çözelti 250 ve 65 mJ / cm 2, sırasıyla, yakın 15 ° CA ​​azalmıştır / H O 2, süperhidrofil bir yüzey oluşumunu göstermektedir. Ince bisküvinin yüzeyi morfolojisinin ölçülebilir bir değişiklik ile OH-grubu, Si (001), oluşumu, varX-ışını fotoelektron spektroskopisi ve atomik kuvvet mikroskopisi ölçümleri ile teyit edilmiştir. Seçici alanı ışınlanmış numuneler daha sonra ışınlanmamış alanda nanoküre başarılı bir immobilizasyon ile sonuçlanan, 2 saat süre ile, bir biyotin-konjuge floresan lekeli nanosferler çözelti içine daldırılmıştır. Bu seçici alan biofunctionalization ve gelişmiş Si tabanlı biyoalgı mimarileri imalatı için yöntemin potansiyelini göstermektedir. Ayrıca 65 mJ darbe akıcılığa çalışan ArF lazer kullanarak metanol (CH3OH), batırılmış gofret ışınlama benzer bir protokol açıklar / cm2 ve 103 CA ile Si (001) arasında güçlü bir hidrofobik yüzey in situ oluşumu °. XPS sonuçları Si ve ArF lazer kaynaklı oluşumunu göstermektedir (OCH3) gözlenen hidrofobisite x bileşikler sorumlu. Ancak, bu tür bileşikler gösteren, metanol içinde KrF lazerle ışınlanan Si yüzeyinde XPS tarafından bulunduKrF lazer yetersizlik metanol photodissociate ve -OCH3 radikalleri oluşturmak için.

Bu temsilci sonuçlar Şekil 1. Bizim daha önce yayınlanmış çalışmaları 23,24 sunulan H farklı konsantrasyonlarda H 2 O DI 250 mJ / cm 2 de KrF lazer tarafından ışınlanmış sitelerde N (darbe sayısı) vs CA gösterir edilmiştir 2 O 2 / H2O çözeltiler (örn., 0.01, 0.02, 0.05, ve% 0.2). CA tüm H 2 O 2 çözümleri için nabız sayısının artması ile azalmaktadır. 0,02 ve% 0.01 H2O 2 ç?...

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

Biz HF yerinde değişiklik 2 O 2 / H2O çözeltisi (% 0.01% -0.5) ya da metanol solüsyonları H dolu mikroakışkan odaları örnekleri ışınlanması ile hidrofilik veya hidrofobik duruma Si (001) yüzeyi ile tedavi edilmiş bir süreci rapor göreceli düşük nabız akıcılığa darbeli UV lazer kullanarak.

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

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

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

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

İyon Püskürtme Uygulamaları, Lazer Ablasyon ve Triboloji Deneyler: Beyaz Işık Interferometre ile yüzey modifikasyonları Karakterizasyonu

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

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, ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Bir Hareketli Yüzeyde Yüksek Hızlı Sıvı Jet birikiminin Görselleştirme

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

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

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

Çıktı Polarizasyon Ölçümler aracılığıyla Doğrusal Olmayan Polarizasyon Rotasyon Fiber Lazer Mod Kilitleme Otomasyonu

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

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

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

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

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

Yüzey Islatma Levhalarının Termodinamik Büyümesi ile tetiklenen Sıvı Kristalde Oryantasyon Geçişi

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

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

Lazer kaynaklı arıza spektroskopisi ile vakum Indüksiyon erime niceliksel Analizi

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