Name: flow-assisted dielectrophoresis: a low cost method for the fabrication of high performance solution-processable nanowire devices
Uploaded: 2017-12-07T14:00:00
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लेखक के लिए वित्तीय सहायता के लिए ESPRC और BAE प्रणालियों शुक्रिया अदा करना चाहते हैं, और प्रो ब्रायन ए Korgel और उनके समूह SFLS हो सिलिकॉन इस काम में इस्तेमाल nanowires की आपूर्ति के लिए ।

चेतावनी: सभी प्रक्रियाओं जब तक अंयथा एक साफ कमरे के वातावरण में जगह ले और जोखिम आकलन nanowires और रसायनों से निपटने के दौरान सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए किया गया है । मैटीरियल्स स्वास्थ्य निहितार्थ जो अभी ?...

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	<li>Constantinou, M., Rigas, G. 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=Simultaneous+Tunable+Selection+and+Self-Assembly+of+Si+Nanowires+from+Heterogeneous+Feedstock.">Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock.</a> ACS Nano. , (2016).</li><li>Constantinou, M., Hoettges, K. F., 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=Rapid+determination+of+nanowires+electrical+properties+using+a+dielectrophoresis-well+based+system.">Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system.</a> App. Phy. Lett. 110 (13), 1-6 (2017).</li><li>Huang, H., Lee, Y. C., Tan, O. K., Zhou, W., Peng, N., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+sensitivity+SnO2+single-nanorod+sensors+for+the+detection+of+H2+gas+at+low+temperature.">High sensitivity SnO2 single-nanorod sensors for the detection of H2 gas at low temperature.</a> Nanotech. 20 (11), 115501 (2009).</li><li>Rutherglen, C., Jain, D., Burke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotube+electronics+for+radiofrequency+applications.">Nanotube electronics for radiofrequency applications.</a> Nat. nanotech. 4 (12), 811-819 (2009).</li><li>Kang, M. G., Hwang, D. H., Kim, B. S., Whang, D., Hwang, S. 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J., Osiander, R., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wafer-level+assembly+of+carbon+nanotube+networks+using+dielectrophoresis.">Wafer-level assembly of carbon nanotube networks using dielectrophoresis.</a> Nanotech. 19, 85303 (2008).</li><li>Raychaudhuri, S., Dayeh, S. A., Wang, D., Yu, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+semiconductor+nanowire+placement+through+dielectrophoresis.">Precise semiconductor nanowire placement through dielectrophoresis.</a> Nano Lett. 9 (6), 2260-2266 (2009).</li><li>Schmidt, V., Riel, H., Senz, S., Karg, S., Riess, W., G&#246;sele, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+silicon+nanowire+vertical+surround-gate+field-effect+transistor.">Realization of a silicon nanowire vertical surround-gate field-effect transistor.</a> Small. 2 (1), 85-88 (2006).</li><li>Hanrath, T., Korgel, B. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+SFLS+synthesis+of+Si+nanowires+using+trisilane+with+in+situ+alkyl-amine+passivation.">Rapid SFLS synthesis of Si nanowires using trisilane with in situ alkyl-amine passivation.</a> Chem. of Mat. 23 (11), 2697-2699 (2011).</li><li>Constantinou, M., Stolojan, V., 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=Interface+Passivation+and+Trap+Reduction+via+a+Solution-Based+Method+for+Near-Zero+Hysteresis+Nanowire+Field-Effect+Transistors.">Interface Passivation and Trap Reduction via a Solution-Based Method for Near-Zero Hysteresis Nanowire Field-Effect Transistors.</a> ACS App. Mat. and Intf. 7 (40), 22115-22120 (2015).</li><li>Kim, T. H., Lee, S. 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=Dielectrophoretic+alignment+of+gallium+nitride+nanowires+(GaN+NWs)+for+use+in+device+applications.">Dielectrophoretic alignment of gallium nitride nanowires (GaN NWs) for use in device applications.</a> Nanotech. 17 (14), 3394-3399 (2006).</li><li>Boote, J., Evans, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoretic+manipulation+and+electrical+characterization+of+gold+nanowires.">Dielectrophoretic manipulation and electrical characterization of gold nanowires.</a> Nanotech. 16 (9), 1500-1505 (2005).</li><li>Gierhart, B. C., Howitt, D. G., Chen, S. J., Smith, R. L., Collins, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+Dependence+of+Gold+Nanoparticle+Superassembly+by+Dielectrophoresis.">Frequency Dependence of Gold Nanoparticle Superassembly by Dielectrophoresis.</a> Langmuir. 23 (19), 12450-12456 (2007).</li><li>Klaine, S. J., Alvarez, P. J. 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=Nanomaterials+in+the+environment:+behavior,+fate,+bioavailability,+and+effects.">Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects.</a> Environ. tox. and chem. / SETAC. 27 (9), 1825-1851 (2008).</li><li>van Tilburg, J. W. W., Algra, R. E., Immink, W. G. G., Verheijen, M., Bakkers, E. P. A. M., Kouwenhoven, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+passivated+InAs/InP+core/shell+nanowires.">Surface passivated InAs/InP core/shell nanowires.</a> Semicond. Sci. and Tech. 25 (2), 24011 (2010).</li><li>Krupke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+Metallic+from+Semiconducting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes.">Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Sci. 301 (5631), 344-347 (2003).</li></ol>

सफल निर्माण और उपकरणों के प्रदर्शन के कई प्रमुख कारकों पर निर्भर करते हैं । ये निर्माण में nanowire घनत्व और वितरण, विलायक के विकल्प, रवानगी की आवृत्ति, और डिवाइस पर मौजूद nanowires की संख्या के नियंत्रण इलेक्ट्रो?...

पूर्व निर्धारित सब्सट्रेट स्थानों में नैनोकणों के नियंत्रणीय और प्रतिलिपि विधानसभा समाधान में मुख्य चुनौतियों में से एक है-प्रसंस्कृत इलेक्ट्रॉनिक और नैनोवायर semiconducting का उपयोग या नैनोकणों का आयोजन उपकरणों । उच्च प्रदर्शन उपकरणों के लिए, यह भी बहुत ही तरजीही आकारों के साथ नैनोकणों का चयन करने में सक्षम होना करने के लिए फायदेमंद है, और विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक गुण, सहित, उदाहरण के लिए, उच्च चालकता और सतह जाल राज्यों के कम घनत्व. nanowire और नैनोट्यूब सामग्री सहित मैटीरियल्स वृद्धि में उल्लेखनीय प्रगति के बावजूद, nanoparticle गुणों के कुछ रूपांतरों हमेशा मौजूद हैं, और एक चयन चरण काफी nanoparticle-आधारित डिवाइस प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं1 ,2.
प्रवाह असिस्टेड DEP विधि का उद्देश्य इस काम में प्रदर्शन किया उच्च प्रदर्शन nanowire क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए धातु संपर्कों पर नियंत्रणीय semiconducting nanowires विधानसभा दिखाकर उपरोक्त चुनौतियों का पता है. dep एक ही चरण में nanowire डिवाइस निर्माण की कई समस्याओं को हल करता है जिसमें nanowires की स्थिति, nanowires का संरेखण/, और dep संकेत आवृत्ति चयन1के माध्यम से वांछित गुणों के साथ nanowires का चयन । DEP गैस सेंसर3, ट्रांजिस्टर1, और आरएफ स्विच4,5, विश्लेषण7के लिए बैक्टीरिया की स्थिति को लेकर कई अन्य उपकरणों के लिए इस्तेमाल किया गया है.
DEP एक गैर-यूनिफ़ॉर्म इलेक्ट्रिक फ़ील्ड के अनुप्रयोग के माध्यम से ध्रुवीकरण कणों की हेरफेर है जो कि nanowires-असेंबली के8में उत्पंन होती है । विधि मूलतः बैक्टीरिया के हेरफेर के लिए विकसित किया गया था9,10 लेकिन बाद से nanowires और मैटीरियल्स के हेरफेर करने के लिए विस्तारित किया गया है.
नैनोकणों के रवानगी समाधान प्रसंस्करण कई photomasking, आयन आरोपण, उच्च तापमान14, एनीलिंग, और नक़्क़ाशी के आधार पर पारंपरिक ऊपर से नीचे तकनीकों से काफी अलग है कि अर्धचालक डिवाइस निर्माण में सक्षम बनाता है चरणों. के बाद से रवानगी नैनोकणों है कि पहले से ही संश्लेषित किया गया है, यह एक कम तापमान, नीचे निर्माण तकनीक11है । इस दृष्टिकोण के बड़े पैमाने पर nanowire उपकरणों के तापमान के प्रति संवेदनशील, लचीले प्लास्टिक सब्सट्रेट6,12,13सहित लगभग किसी भी सब्सट्रेट पर इकट्ठे होने की अनुमति देता है ।
इस काम में, उच्च प्रदर्शन पी प्रकार सिलिकॉन nanowire क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर प्रवाह असिस्टेड रवानगी का उपयोग कर गढ़े हैं, और FET वर्तमान वोल्टेज लक्षण वर्णन किया जाता है । सिलिकॉन nanowires इस काम में इस्तेमाल किया सुपर द्रव तरल ठोस (SFLS) विधि15,16के माध्यम से हो रहे हैं । nanowires जानबूझकर मैगनीज हैं, और लगभग 10-50 µm लंबाई में और 30-40 एनएम व्यास में कर रहे हैं । SFLS विकास विधि बहुत ही आकर्षक है क्योंकि यह उद्योग nanowire सामग्री के स्केलेबल मात्रा में15की पेशकश कर सकते हैं । प्रस्तावित nanowire विधानसभा पद्धति सीधे इस तरह के इनास13, SnO23के रूप में अंय अर्धचालक nanowire सामग्री के लिए लागू है, और18। तकनीक भी प्रवाहकीय nanowires19 संरेखित करने के लिए विस्तार किया जा सकता है और नैनोकणों के पार इलेक्ट्रोड अंतराल20में स्थिति ।

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Silicon/silicon dioxide wafer, CZ method growth, 100mm diameter,&#160; 300 nm oxide thermal growth,&#160; n-doped phosphorus</td>
			<td>Si-Mat (Silicon materials)</td>
			<td>-</td>
			<td>http://si-mat.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone (200ml)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>W332615</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol (200ml)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>W292907</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionised water (150ml)</td>
			<td>On site supply</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist (A) SF6 PMGI under etch photoresit (approx 1 ml per sample)</td>
			<td>Microchem&#160;</td>
			<td>-</td>
			<td>http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist (B) S1805 photoresit) (approx 1 ml per sample)</td>
			<td>Microchem&#160;</td>
			<td>-</td>
			<td>http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist developer (A) Microposit&#160; MF319&#160; (100ml)</td>
			<td>Microchem&#160;</td>
			<td>-</td>
			<td>http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist remover (A) Microposit remover 1165 (300ml (2 baths 150 each))</td>
			<td>Microchem&#160;</td>
			<td>-</td>
			<td>http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

flow-assisted dielectrophoresis: a low cost method for the fabrication of high performance solution-processable nanowire devices

प्रवाह असिस्टेड dielectrophoresis (DEP) नियंत्रणीय और प्रतिलिपि स्थिति, संरेखण, और nanowires के चयन के लिए एक कुशल स्वयं विधानसभा विधि है । DEP का उपयोग nanowire विश्लेषण, लक्षण वर्णन और semiconducting उपकरणों के समाधान-आधारित निर्माण के लिए किया जाता है । विधि धातु इलेक्ट्रोड के बीच एक बारी बिजली के क्षेत्र को लागू करने से काम करता है. nanowire निर्माण तो गुरुत्वाकर्षण का उपयोग कर निर्माण का एक प्रवाह बनाने के लिए एक झुका सतह पर हैं जो इलेक्ट्रोड पर गिरा दिया है. nanowires तो बिजली के क्षेत्र के ढाल के साथ और तरल प्रवाह की दिशा में संरेखित करें । क्षेत्र की आवृत्ति को बेहतर चालकता और कम जाल घनत्व के साथ nanowires चयन समायोजित किया जा सकता है ।
इस काम में, प्रवाह असिस्टेड रवानगी nanowire क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है. प्रवाह असिस्टेड DEP कई फायदे हैं: यह nanowire बिजली के गुणों के चयन की अनुमति देता है; nanowire लंबाई का नियंत्रण; विशिष्ट क्षेत्रों में nanowires की नियुक्ति; nanowires के अभिविन्यास का नियंत्रण; और डिवाइस में nanowire घनत्व का नियंत्रण ।
तकनीक को कई अन्य अनुप्रयोगों जैसे गैस सेंसर और माइक्रोवेव स्विच करने के लिए विस्तारित किया जा सकता है । तकनीक कुशल है, जल्दी, प्रतिलिपि, और यह उपंयास मैटीरियल्स के परीक्षण के लिए आदर्श बनाने समाधान पतला की एक ंयूनतम राशि का उपयोग करता है । वेफर nanowire उपकरणों के पैमाने पर विधानसभा भी इस तकनीक का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है, परीक्षण और बड़े क्षेत्र इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए नमूनों की बड़ी संख्या की अनुमति ।

Bilayer photolithography परिणाम साफ तेजी से परिभाषित इलेक्ट्रोड में । उदाहरण में (चित्र 1a), अंतर-digitated फिंगर संरचना का उपयोग 10 µm के चैनल की लंबाई के साथ किया गया था । इन संरचनाओं nanowires की अधिकतम संख्या...

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

इस पत्र में, प्रवाह असिस्टेड dielectrophoresis nanowire उपकरणों की आत्म विधानसभा के लिए प्रदर्शन किया है । एक सिलिकॉन nanowire क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का निर्माण एक उदाहरण के रूप में दिखाया गया है.

प्रवाह असिस्टेड Dielectrophoresis: उच्च प्रदर्शन समाधान के निर्माण के लिए एक कम लागत विधि-प्रक्रिया Nanowire उपकरणों

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

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