Name: aerosol-assisted chemical vapor deposition of metal oxide structures: zinc oxide rods
Uploaded: 2017-09-14T15:00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods at JoVE.com

Bu eser kısmen İspanyolca Bakanlığı bilim ve yenilik yoluyla Grant TEC2015-74329-JIN-(AEI/FEDER,EU), TEC2016-79898-C6-1-R (AEI/FEDER, EU) ve TEC-2013-48147-C6-6R (AEI/FEDER, EU) tarafından desteklenmiştir. SV SoMoPro II programının, co-ﬁnanced Avrupa Birliği ve Grant 4SGA8678 üzerinden Güney Moravian Region tarafından destek kabul eder. JČ YAPSA, Proje No. sağlanan finansman kabul eder LQ1601 (CEITEC 2020). Bu araştırmanın bir parçası yaptı altı Araştırma Merkezi, CEITEC CEITEC-açık access Projesi yoluyla Grant Milli Eğitim Bakanlığı, gençlik ve spor Çek Cumhuriyeti ve İspanyolca ICTS tarafından finanse edilen LM2011020 altında çekirdek tesislerin altyapıları kullanın Ağ MICRONANOFABS kısmen MINECO tarafından destekleniyor.

Notlar: güvenlik nedeniyle, reaksiyon hücre ve aerosol üreteci bir duman başlık içinde yerleştirilir. Cımbız örnekler üstesinden, etkilenmekten eldiven ve bir önlük ve ortak laboratuvar Emanet uygulamaya istihdam.
 1. Hazırlık yüzeylerde ve Set-up ifade sıcaklık <ol><li>Kes 10 mm x 10 mm (substrat boyutları bizim reaksiyon hücre boyutu için adapte edilmiştir) bir elmas uç katip kullanarak silikon yüzeylerde. Bu deneme için bir ev yapımı paslanmaz çelik silindirik tepki hücre ile bir iç hacim: ~ 7000 mm 3 kullanın (çapı: 30 mm, Yükseklik: 10 mm) için imalat istihdam micromachined Silikon tabanlı platformlar boyutları için uyarlanmış gaz sensörlerin.</li>
	<li>Temiz isopropanol, yüzeylerde deiyonize suyla durulayın ve filmlerin iyi yapışma ve substrat üniforma kaplama emin olmak için azot ile yüzeylerde kurulamam.</li>
	<li>Substrat reaksiyon hücreye yerleştirin. Micromachined Silikon tabanlı platformlar, gaz sensörler imalatı için çıplak silikon yüzeylerde yerine kullanırken, micromachined platformlar tepki yerleştirin ve sonra malzeme alanına büyüme sınırlamak için bir gölge maskesi ile hizalamak faiz.</li>
	<li>Reaksiyon hücre kapatın. Reaksiyon cep kapağını düzgün reaktif tür kaçağı önlemek için kapalı olduğundan emin olun.</li>
	<li>Anahtar-rezistif ısıtıcılar oluşan üzerinde sıcaklık kontrol sistemi entegre substrat ve orantılı-integral-türev (PID) denetleyicisi sıcaklığını hissediyorum bir ısıl tepki hücresiyle.</li>
	<li>400 ° C sıcaklık set ve stabilize etmek için (Bu işlem yaklaşık 30 dakika sürer, ancak tepki cep boyutları ve sıcaklık kontrol sistemi özelliklerine bağlı olarak değişebilir).</li>
</ol> 2. Aerosol üretimi için çözüm hazırlanması <ol><li>50 mg ZnCl 2 vakum tuzak (29/32 ortak, 200 mm Uzunluk, 5 mm hortum barbs) ile donatılmış 100 mL cam şişe ekleyin.</li>
	<li>5 ml etanol ZnCl 2 dağıtılması ve vakum tuzak ile şişe kap. 60 mm şişe ve çözümde batış olmadan alt yukarıda aşağı-boru sonuna oturur emin olun. Gerekirse, cam şişe ve vakum tuzak CVD işlemi sırasında birlikte güvenliğini sağlamak için ortak klipler istihdam.</li>
	<li>Flakon evrensel bir destek için kelepçe. Şişenin dibinde ve aerosol damlacıkları ortalama büyüklüğü 1.6 MHz de çalışır ve ultrasonik atomizer en iyi odak noktası tanışmak yüksekliğini ayarla &#8764; 3 µm.</li>
	<li>Giriş ve egzoz vakum tuzak azot boru ve reaksiyon hücre, sırasıyla, şekil 1 ' deki aerosol destekli CVD sisteminin Basitleştirilmiş şemasında gösterildiği gibi bağlayın.</li>
	<li>Her ifade için Reaktanları taze bir çözüm kullanın.</li>
</ol> 3. CVD işlem <ol><li>CVD işlemine başlamadan önce reaksiyon hücre sıcaklığında kararlı duruma ulaştı doğrulayın.</li>
	<li>200 cm 3 azot akışına ayarlamak / dk ve (akış hızı ayarlı bizim deneylerde kullanılan tepki cep boyutları göre) sistemi üzerinden akışı sağlar. Bir kütle akış denetleyicisi kullanılması sırasında ifade sürekli bir akış sağlamak için önerilir.</li>
	<li>Anahtarı açma aerosol üreteci ve aerosol sabit çinko habercisi içeren çözüm kadar işlemi sırasında tamamen tepki hücreye teslim almak (Bu işlem yaklaşık 120 dk 5 mL çözüm hacmi dikkate alır ve bir akış hızı 200 cm 3 / dk).</li>
	En kısa zamanda çözüm tam reaksiyon hücreye teslim <li>kapanma aerosol üreteci ve reaksiyon hücre aşağı soğutmak için sıcaklık sistemi. Bu arada tüm sistemde akan azot devam.</li>
	Sıcaklığı oda sıcaklığına, düştüğünde <li>azot akışı kapatın, reaksiyon hücreyi açar ve örnekleri kaldırmak. Substrat yüzeyinde, farklı (micromachined Silikon tabanlı platformlar CVD adım sonra benzer bir görünümü görüntülemek) parlak çıplak silikon gofret grimsi bir örtü rengi gösterir. Bu örtü rengi tek sıra halinde ZnO yapıları bu elektron mikroskobu ( Şekil 2) tarayarak gözlenen gibi çubuklar şeklinde varlığı ile ilişkilidir.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kozuka, Y., Tsukazaki, A., Kawasaki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+opportunities+of+ZnO-related+single+crystalline+heterostructures.">Challenges and opportunities of ZnO-related single crystalline heterostructures.</a> Appl Phys Rev. 1 (1), 011303 (2014).</li><li>Wang, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splendid+One-Dimensional+Nanostructures+of+Zinc+Oxide:+A+New+Nanomaterial+Family+for+Nanotechnology.">Splendid One-Dimensional Nanostructures of Zinc Oxide: A New Nanomaterial Family for Nanotechnology.</a> ACS Nano. 2 (10), 1987-1992 (2008).</li><li>Pal, J., Pal, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faceted+metal+and+metal+oxide+nanoparticles:+design,+fabrication+and+catalysis.">Faceted metal and metal oxide nanoparticles: design, fabrication and catalysis.</a> Nanoscale. 7 (34), 14159-14190 (2015).</li><li>Sun, Y., 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+Applications+of+Morphology+Controlled+ZnO+in+Catalysis.">The Applications of Morphology Controlled ZnO in Catalysis.</a> Catalysts. 6 (12), 188 (2016).</li><li>Vallejos, S., Umek, P., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AACVD+Control+parameters+for+selective+deposition+of+tungsten+oxide+nanostrucutres.">AACVD Control parameters for selective deposition of tungsten oxide nanostrucutres.</a> J Nanosci Nanotechnol. 11, 8214-8220 (2011).</li><li>Vallejos, 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=Aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition+of+gas+sensitive+SnO2and+Au-functionalised+SnO2nanorods+via+a+non-catalysed+vapour+solid+(VS)+mechanism.">Aerosol assisted chemical vapour deposition of gas sensitive SnO2and Au-functionalised SnO2nanorods via a non-catalysed vapour solid (VS) mechanism.</a> Sci Rep. 6, 28464 (2016).</li><li>Hou, X., Choy, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+and+Applications+of+Aerosol-Assisted+Chemical+Vapor+Deposition.">Processing and Applications of Aerosol-Assisted Chemical Vapor Deposition.</a> Chem Vap Deposition. 12 (10), 583-596 (2006).</li><li>Ling, M., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+mechanism+of+planar+or+nanorod+structured+tungsten+oxide+thin+films+deposited+via+aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition+(AACVD).">Growth mechanism of planar or nanorod structured tungsten oxide thin films deposited via aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD).</a> Phys Status Solidi C. 12 (7), 869-877 (2015).</li><li>Vallejos, 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=ZnO+Rods+with+Exposed+{100}+Facets+Grown+via+a+Self-Catalyzed+Vapor-Solid+Mechanism+and+Their+Photocatalytic+and+Gas+Sensing+Properties.">ZnO Rods with Exposed {100} Facets Grown via a Self-Catalyzed Vapor-Solid Mechanism and Their Photocatalytic and Gas Sensing Properties.</a> ACS Appl Mater Inter. 8 (48), 33335-33342 (2016).</li><li>Srikant, V., Clarke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+optical+band+gap+of+zinc+oxide.">On the optical band gap of zinc oxide.</a> J Appl Phys. 83 (10), 5447-5451 (1998).</li><li>Gogurla, N., Sinha, A. K., Santra, S., Manna, S., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+Au-ZnO+Plasmonic+Nanostructures+for+Enhanced+UV+Photodetector+and+Room+Temperature+NO+Sensing+Devices.">Multifunctional Au-ZnO Plasmonic Nanostructures for Enhanced UV Photodetector and Room Temperature NO Sensing Devices.</a> Sci Rep. 4, 6481-6489 (2014).</li><li>Sutka, A., 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=A+straightforward+and+&amp;#34;green&amp;#34;+solvothermal+synthesis+of+Al+doped+zinc+oxide+plasmonic+nanocrystals+and+piezoresistive+elastomer+nanocomposite.">A straightforward and &amp;#34;green&amp;#34; solvothermal synthesis of Al doped zinc oxide plasmonic nanocrystals and piezoresistive elastomer nanocomposite.</a> RSC Advances. 5 (78), 63846-63852 (2015).</li><li>Vallejos, 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=Chemoresistive+micromachined+gas+sensors+based+on+functionalized+metal+oxide+nanowires:+Performance+and+reliability.">Chemoresistive micromachined gas sensors based on functionalized metal oxide nanowires: Performance and reliability.</a> Sens Actuator B. 235, 525-534 (2016).</li><li>Bhachu, D. S., Sankar, G., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerosol+Assisted+Chemical+Vapor+Deposition+of+Transparent+Conductive+Zinc+Oxide+Films.">Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition of Transparent Conductive Zinc Oxide Films.</a> Chem Mater. 24 (24), 4704-4710 (2012).</li><li>Chen, S., Wilson, R. M., Binions, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+highly+surface-textured+ZnO+thin+films+by+aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition.">Synthesis of highly surface-textured ZnO thin films by aerosol assisted chemical vapour deposition.</a> J Mater Chem. A. 3 (11), 5794-5797 (2015).</li><li>Murillo, G., Rodr&#237;guez-Ruiz, I., Esteve, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Area+Growth+of+High-Quality+ZnO+Nanosheets+Assisted+by+Patternable+AlN+Seed+Layer+for+Wafer-Level+Integration.">Selective Area Growth of High-Quality ZnO Nanosheets Assisted by Patternable AlN Seed Layer for Wafer-Level Integration.</a> Cryst Growth Des. 16 (9), 5059-5066 (2016).</li><li>Sosnowchik, B. D., Lin, L., Englander, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+heating+induced+chemical+vapor+deposition+for+one-dimensional+nanostructure+synthesis.">Localized heating induced chemical vapor deposition for one-dimensional nanostructure synthesis.</a> J Appl Phys. 107 (5), (2010).</li><li>Annanouch, F. E., 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=Localized+aerosol-assisted+CVD+of+nanomaterials+for+the+fabrication+of+monolithic+gas+sensor+microarrays.">Localized aerosol-assisted CVD of nanomaterials for the fabrication of monolithic gas sensor microarrays.</a> Sens Actuators, B. 216, 374-383 (2015).</li></ol>

Yazarlar ifşa yoktur

Aerosol destekli CVD yordamı burada silikon fayans 10 mm x 10 mm üzerinde ZnO çubuklar oluşumu için yol ayrıntılı. Bu yordam ölçekli-up kat daha büyük yüzeyler için olabilir; Ancak, reaksiyon hücre hacminde bir artış taşıyıcı akış hızı ve çözüm hacmi gibi parametreleri bir düzelme gerektirecektir dikkat edin. Daha büyük tepki hücreler için Ayrıca sıcaklık gradyanlar içinde belgili tanımlık substrate, daha az 10 ° muhtemelen elde edilen morfolojisi filmin üzerinde güçlü bir etkisi için daha önce gösterildiği gibi sahip c ince geçişlerini nedeniyle kontrol etmek için tavsiye edilir Aerosol destekli CVD tungsten oksit8. Rapor sonuçları çoğaltmak burada, biz iletişim kuralında, aerosol ortalama damlacık boyutu açıklanan daha benzer çalışma frekansı ile ultrasonik bir atomizer kullanılmasını tavsiye ve sırayla film elde edilen morfolojisi etkiledi tarafından Bu parametre7.
Diğer ZnO türleri Morfoloji, tercihan--dan çubuklar, seçici birikimi de habercisi, ifade sıcaklıklarda veya taşıyıcı solvent değiştirerek elde edilebilir. Örneğin, Dietil14 çinko veya asetat15 çinko gibi öncüleri kullanımı diğer morfolojik formları altıgen çubuklar yerine oluşumuna yol kanıtlamıştır. Biz de aerosol destekli CVD sırasında farklı ifade sıcaklıkları kullanımı filmleri, Morfoloji değişimler üretir polikristalin filmleri 400 ° C'den düşük sıcaklıklarda kalın altıgen yapıları itibariyle de oluşumu için izin fark civarında 400 ° C veya bozulmuş ve daha az yoğun yapıları üzerinde yüzey ne zaman 600 ° C'ye ulaşan Benzer şekilde, farklı çözücüler kullanımı filmlerin morfolojisi etkiler ve örneğin, son zamanlarda metanol 400 ° c ifade sıcaklığında kullanımı ile pul gibi Morfoloji, yapıların oluşumu teşvik eder ise kanıtladık aseton aynı sıcaklıkta kullanımı ters koni benzeri yapıları9oluşumu teşvik eder.
Sıcaklık ve taşıyıcı solvent rolü de daha önce diğer metal oksitleri yapıları (örneğin, tungsten oksit5 ve kalay oksit6) aerosol destekli CVD üzerinde fark edildi ve genellikle atfedilen: kimyasal etkileri ifade için etkin tür haline veya homojen (Bu daha büyük olasılıkla metanol ve düşük sıcaklıklarda çürüten aseton gibi solventler için işleme sıcaklıklarda katı parçacıklar oluşturmak için tepki reaktif ara ürün, neden Örneğin, &#60; 500 ° C); ve modülasyon oranları ifade (flux) ve damlacık buharlaşma (etanol gibi solventler için baskın, hangi sıcaklıklarda bizim deneylerde kullanılan reaktif radikal türler oluşturmaz daha büyük olasılıkla budur).
Rapor burada protokol state-of--art microfabrication işlemleri için silikon tabanlı elektronik cihazlar ile uyumludur ve nispeten düşük nedeniyle yüksek ısıya dayanıklı esnek malzemeler içeren işlemleri dahil potansiyeline sahiptir sıcaklıklar yapıların aerosol destekli CVD için. Ancak, gölge kullanımı yapıları, seçici büyümesi için maskeler üzerinde buhar-sıvı-katı mekanizması16numaralı seribaşı yöntemleri dayalı gibi söz etmek önemlidir, belirli üretim süreçlerinde kısıtlamaları olabilir. Öte yandan, burada sunulan sigara katalize yöntemi ile yapıları büyümek için olasılık daha az tekniğinde avantajı olabilir ve metallization yapıları için chip entegrasyon bastı. Ayrıca, ZnO çubuklar sentezi için göreceli düşük sıcaklıklarda da izin verebilir, yerelleştirilmiş ısıtmanın, bu yöntemin kullanılması için bir teknik istihdam gerekli termal çevre buharı-faz Reaktanlarının her iki ayrışma için sınırlamak için ve büyüme Kinetik yapıları önemli ölçüde yüksek sıcaklık (sıcak-duvar) reaktörler17güç tüketimini azaltarak bir microscale bölgesine. Yerelleştirilmiş Isıtma, kullanımı Örneğin, daha önce sigara katalize aerosol destekli CVD tungsten oksit çubuklar18için uygun gösterilmiştir. Kimyasal algılama, photocatalysis, fotonik ve enerji gibi alanlarda ortak ilgi onların kolay entegrasyon farklı substrat ve microfabrication işlemleri için izin, sütunlu ZnO yapıları ile kontrollü morfolojisi, büyüme olduğunu , diğerleri arasında hasat.

ZnO olduğunu bir II - VI yarı iletken bir doğrudan geniş bant boşluk (3.37 eV), büyük exciton bağlama enerji (60 meV), spontan polarizasyon ve elektroniği, Optoelektronik, enerji jeneratörleri, için çekici bir malzeme yapmak piezoelektrik sabitler photocatalysis ve kimyasal algılama. En ilginç işlevleri ZnO, wurtzite kristal yapısını ve onun kutupsal olmayan (örneğin, {100}, {110}) için ilgilidir ve Kutup (örneğin, {001}, {111}) yüzeyler ilişkili belirli yapısal morfolojik formları (Örneğin , çubuklar, piramitler, levha). Morfolojik bu formları kontrolünü sentetik yöntemleri üniforma büyüklük, şekil ve yüzey yapısı1,2,3,4ile iyi tanımlanmış kristalleri üretebilen gerektirir. Bu bağlamda, imalât stratejileri, özellikle buharı fazlı yollara dayalı yeni katkı maddesi (aşağıdan yukarıya sentezi) vardır, endüstriyel çekici ve oluşturma yeteneği sağladıkları gibi potansiyel olarak avantajlı bir sürekli filmlerde oldukça yapılandırılmış toplu iş moduyla yüksek saflıkta ve yüksek throughputs. Bu yolları ZnO oluşumu yapılandırılmış filmleri daha önce ama genellikle katalizör-tohum altın gibi istihdam ve/veya yüksek sıcaklık 900-1300 ° C2 işleme göstermiştir {Wang, 2008 #491} (Bu bazı rahatsız edici olabilir chip entegrasyon için fazladan işlem adımları ve/veya sıcaklık uyumsuzlukları ihtiyaç nedeniyle uydurma işler).
Son zamanlarda, metal oksit yapıları (örneğin, tungsten oksit5veya kalay oksit6), seçmeli birikimi olmadan elde etmek için aerosol destekli CVD inorganik veya organik metal öncüleri, üzerinde dayalı bir buharı fazlı yöntemi kullandık katalizör-tohum ve daha düşük sıcaklıklarda ihtiyacı için geleneksel CVD bildirdi. Bu yöntem atmosfer basıncı çalışır ve geleneksel CVD için; kıyasla daha az uçucu öncüleri kullanabilirsiniz Çözünürlük anahtar habercisi gereksinimi olduğu öncü çözüm bir aerosol formu7tepki bölgesinde teslim edilir. Aerosol destekli CVD yapılandırılmış malzeme ve ince filmler çekirdekleşme ve büyüme Kinetik etkiledi sentez sıcaklık ve konsantrasyon hangi sırayla film8morfolojik şeklinde etkisi reaktif, tarafından. Son zamanlarda, biz ZnO Morfoloji bağımlılık (öncüleri, sıcaklıklar, taşıyıcı solvent ve öncü konsantrasyonları dahil) çeşitli aerosol destekli CVD koşullarına okudu ve yapılandırılmış ZnO ile çubuklar-oluşumu için yolları bulundu, Pul- veya baş aşağı koni gibi türleri Morfoloji, diğerleri arasında9.
Burada, tek sıra halinde ZnO yapılarının çoğunda {100} yüzeyler tarafından oluşan çubuklar şeklinde aerosol destekli CVD için protokol tanıtacağız. Bu iletişim kuralı silikon, silikon bazlı micromachined platformlar, kuvars veya yüksek ısıya dayanıklı polimid Folyolar da dahil olmak üzere çeşitli yüzeyler ile uyumludur. Bu raporda, çıplak silikon gofret ve gaz sensörler imalatı için istihdam micromachined Silikon tabanlı platformlar kaplama odaklanmak. Aerosol destekli ZnO CVD içeren üç işleme adımdan oluşur: yüzeylerde ve set-up ifade sıcaklık, aerosol üretimi ve CVD işlemi için çözüm hazırlama hazırlanması. Bu adımlar aşağıda ayrıntılı ve sistem ana unsurları şekil 1'. görüntülenen gösterilen bir şematik açıklanmaktadır

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="824">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:272px;">ZnCl2 99,999 % trace metal basis</td>
			<td style="width:124px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:121px;">229997</td>
			<td style="width:307px;">used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Ethanol &#8805;96%</td>
			<td style="width:124px;">Penta</td>
			<td style="width:121px;">71430</td>
			<td style="width:307px;">used as purchased from manufacturer</td>
		</tr>
		<tr height="108">
			<td height="108" style="height:108px;width:272px;">Reaction cell&#160;</td>
			<td style="width:124px;">home-made</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">stainless steel cylindrical reaction cell (7000 mm3, diameter: 30 mm, height: 10 mm) with integrated heaters to reach the temperature of deposition and provided with a PID controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Ultrasonic liquid atomizer</td>
			<td style="width:124px;">Johnson Matthey</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">Operating frequency &#8764;1,6 MHz</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:272px;">Flowmeter</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">To have a better control of this step the use of a mass flow controller is recommended.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Nitrogen</td>
			<td style="width:124px;">Linde Gas A.S.</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:272px;">Silicon wafers&#160;&#160;</td>
			<td style="width:124px;">MicroChemicals</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">&#60;100&#62;, p-type, 525 &#181;m thick, cut into pieces (10 mm &#215; 10 mm )</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Glass vial - 100 ml</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">29/32 joint, 200 mm lenght</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Vacuum trap</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;">29/32 joint, 5 mm hose barbs&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Graduated cylinder - 10 ml</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Universal support&#160;</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Balance</td>
			<td style="width:124px;"></td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Scanning Electron Microscopy (SEM)</td>
			<td style="width:124px;">Tescan</td>
			<td style="width:121px;">Mira II LMU</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">X-ray diffraction (XRD)</td>
			<td style="width:124px;">Rigaku&#160;</td>
			<td style="width:121px;">Smart Lab 3kW</td>
			<td style="width:307px;">Cu K&#945; radiation</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:272px;">X-ray Photoelectron spectroscopy (XPS)</td>
			<td style="width:124px;">Kratos</td>
			<td style="width:121px;">AXIS Supra</td>
			<td style="width:307px;">Monochromatic&#160; K&#945; radiatio, 300 W emission power, magnetic lens, and charge compensation&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:272px;">Transmission Electron Microscopy (TEM)</td>
			<td style="width:124px;">Jeol</td>
			<td style="width:121px;">JEM 2100F</td>
			<td style="width:307px;">operated at 200kV using Schottky cathode and equiped with EDX&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

aerosol-assisted chemical vapor deposition of metal oxide structures: zinc oxide rods

Tek sıra halinde çinko oksit (ZnO) yapıları çubuklar veya tel şeklinde daha önce farklı sıvı veya buharı aşama yolları tarafından sentez iken, onların yüksek üretim ve/veya kullanımı nedeniyle microfabrication teknolojileri ile uyumsuzluk mal önceden yatırılan katalizör-tohum ve/veya yüksek işleme civarında 900 ° C, bu yöntemler yaygın bir kullanımı için bir dezavantajı temsil eder. Burada, ancak, ZnO çubuklar ile Çinko Klorür (ZnCl2) ile 400 ° C'de bir aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme (CVD) yöntemini kullanarak etkin bir sigara katalize buharı gibi sağlam mekanizması sentezi olarak etanol ve habercisi olarak raporu taşıyıcı solvent. Bu yöntem tek adım oluşumu ZnO çubuklar ve silikon, silikon bazlı micromachined platformlar, kuvars veya yüksek ısıya dayanıklı polimerler dahil olmak üzere çeşitli alt türleri ile doğrudan kendi entegrasyon imkanı sağlar. Bu potansiyel olarak büyük ölçekli, cihaz üretimi için state-of--art microfabrication işlemleri ile uyumluluk nedeniyle, bu yöntem kullanımını kolaylaştırır. Bu rapor Ayrıca bu yapılar (örneğin, Morfoloji, kristal faz, optik grup boşluk, kimyasal bileşimi, elektriksel direnç) özelliklerini açıklar ve işlevselliği karbon monoksit doğru algılama, gaz doğrular.

Etanol içinde çözünmüş aerosol destekli CVD ZnCl2 (nispeten kolayca mekanik çizikler) çıplak silikon gofret grimsi düzgün ve yapışık filmleri oluşumuna yol açar. Tarama elektron mikroskobu (SEM) 8.000 X büyütme yukarıda kullanarak Filmler karakterizasyonu yarı hizalanmış altıgen şekilli ZnO çubuklar ∼1, 600 ve çapları ∼380 NM (şekil 2) uzunlukları ile görüntüler. Ayar noktası ısı veya sıcaklık degradeler CVD sırasında yüzey boyunca varlığı büyük hataları devrilmesinden sonra diğer ZnO türleri Morfoloji ()şekil 3neden olabilir) ya da Filmler üniform olmayan yapıları ile. Buna ek olarak, düzensiz veya yapışık olmayan kaplamalar kısmen düşük sıcaklık kontrolü, akışı yanlış ayarlama ve/veya bu protokol için belirtilenden farklı taşıyıcı solvent kullanımı için ilgili olabilir.
Çubuklar x-ışını kırınım (XRD) analizini gösterir bir Altıgen ZnO faz ile ilişkili kırınım desenleri (P63mc alan grubunda, bir 3.2490 Å, b = 3.2490 = Å ve c 5.2050 = Å; ICCD kart No 5-0664). Bu desenleri 34.34 ° 2θ, diğer yedi düşük yoğunluklu kırınım doruklarına 31,75, 36,25, 47.54, 56.55, 62.87, 67.92, birlikte altıgen ZnO faz (002) boyutunda karşılık gelen ve 72,61 ° 2θ, karşılık gelen bir yüksek yoğunluklu kırınım tepe görüntüler (100) (101) (102) (110) (103) (201) ve (004) altıgen ZnO aşaması, sırasıyla uçakları. Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (TEM) tarafından çubuklar karakterizasyonu gösterir işaretlenmiş düzlemsel aralığı (0,26 nm) (002) uçak iç kafes ile tutarlı (d 0.26025 = nm) XRD tarafından tanımlanan altıgen ZnO aşaması. Enerji dağıtıcı x-ışını (EDX) spektroskopisi (Cl:Zn 0,05 at.% için bulundu) nispeten düşük klor bulaşma ile Zn varlığını gösterir.
Çubuklar aracılığıyla diffüz yansıma ölçümleri filmlerin optik bandgap tahmini 3.2 eV, ZnO10edebiyat değerleri ile tutarlı bir optik bandgap gösterir. X-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) kullanarak filmlerin analiz Zn 2 p1/2 ile karakterizedir ve Zn 2 p3/2 çekirdek düzeyi doruklarına spectra 1,045 ve 1.022 eV, sırasıyla tutarlı Bu daha önce ZnO11,12için görülmektedir.
Yol üzerinde bir gölge maskesi tarafından tanımlanan algılama etkin alan (400 x 400 µm2), sınırlı sütunlar halinde ZnO başlıkların doğrudan entegrasyon algılama gaz yönelik Silikon tabanlı micromachined platformlarda bu Protokolü'nün kullanılmasına. Filmlerin elektriksel direnç kΩ (∼ 100 kΩ) oda sıcaklığında interdigitated elektrotları kullanarak ölçülen sırasına göre micromachined Silikon tabanlı platformlar entegre edilmiştir. Şekil 4 dört micromachined gaz sensörler aerosol destekli CVD çubuklar üzerinde dayalı bir dizi resmini görüntüler. Özellikleri ve imalat süreci platformları olmuştur micromachined için daha önce açıklanan13. Bu microsystems (sürekli gaz akışı test odası13kullanarak) kaydedilen en fazla yanıt ile karbon monoksit, göreceli düşük konsantrasyonlarda için hassas ne zaman sensörler rezistif microheaters kullanarak 360 ° C'de ameliyat entegre Sistem (şekil 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig1.jpg"> 
Şekil 1: Şematik CVD Aerosol destekli sistem.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig2.jpg"> 
Şekil 2: Üst (A) ve kesit (B) SEM görüntüleri Aerosol destekli CVD yatırılır ZnO çubuklar. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig3.jpg"> 
Şekil 3: Kesitsel SEM görüntüleri ZnO CVD 300 (A), 400 (B), (C) 500 ve 600 ° C (D) Aerosol destekli üzerinden yatırılır. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig4.jpg"> 
Şekil 4: Silikon bazlı Micromachined Platform 4 ile Microsensors bir TO8-paket (A) monte ve bir Microsensor (B) ve ZnO çubuklar ayrıntılı görünümünü bir elektrot (C) kenarında yatırılır. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig5.jpg"> 
Şekil 5 : Elektriksel direnç değişiklikleri çeşitli konsantrasyonları (25, 20, 10 ve 5 ppm) karbon monoksit doğru ZnO başlıkların. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods at JoVE.com

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Tek sıra halinde çinko oksit yapıları çubuklar şeklinde önceden yatırılan katalizör-tohum parçacıklar kullanmadan aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme sentezlenmiş. Bu yöntem ölçeklenebilir ve silikon, kuvars veya polimerler dayanarak çeşitli yüzeyler ile uyumlu değildir.

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plazma ile Hidrofobik Metal-Organik Altyapıları hazırlanması Amonyak Kaldırma için perfluorobütanlar Kimyasal Buhar Kaplama Geliştirilmiş

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Bir Organik Magnet CVD, Vanadyum Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

Kimyasal Çözüm Biriktirme tarafından Silisyum üzerinde Makrogözenekli Epitaksiyel Kuvars Filmlerin Hazırlanması

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

CdSe @ CdS nanorods üzerinde İridyum Oksit Nanopartiküller Fotokimyasal Oksidatif Büyüme

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

Situ Algılama ve Metal Oksit nano tanecikleri nükleer Microprobe analizi ile tek hücre miktar

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

Reaktif Buhar biriktirme rasgele yüzeylerde konjuge polimer filmleri

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Syntheses, Crystallization, and Spectroscopic Characterization of 3,5-Lutidine N-Oxide Dehydrate

Syntheses, Crystallization, and Spectroscopic Characterization of 3,5-Lutidine N-Oxide Dehydrate

İmmobilizasyonu, kristalizasyon ve spektroskopik karakterizasyonu: 3,5-Lutidine N-oksit kurutmak

The synthesis of 3,5-lutidine N-oxide dehydrate, 1, was achieved in the synthesis route of 2-amino-pyridine-3,5-dicarboxylic acid. Ochiai first used the ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Solvothermal sentez MIL-96 ve UIO-66-NH2 atom katman üzerinde Metal oksit kaplama Fiber paspaslar üzerine yatırılır.

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

Preparation of Polyoxometalate-based Photo-responsive Membranes for the Photo-activation of Manganese Oxide Catalysts

Mangan oksit katalizörler fotoğraf aktivasyonu için fotoğraf duyarlı membranlar Polyoxometalate tabanlı hazırlanması

This paper presents a method to prepare charge-transfer chromophores using polyoxotungstate (PW12O403-), transition metal ions (Ce3+ or Co2+), and organic ...