Name: growth of gold dendritic nanoforests on titanium nitride-coated silicon substrates
Uploaded: 2019-06-03T14:00:00
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Ce travail a été appuyé par le ministère de la science et de la technologie, Taiwan, sous les numéros de contrat les plus 105-2221-E-492-003-MY2 et la plupart 107-2622-E-239-002-CC3.

1. préparation de l’échantillon
<ol><li>
Préparation du substrat en étain à l’aide d’un système de pulvérisation de magnétron à impulsion de haute puissance
	<ol>
<li>Coupez une plaquette de silicium de type n de 4 pouces dans des échantillons de 2 cm x 2 cm.</li>
		<li>Lavez les échantillons avec de l’acétone, de l’isopropanol et de l’eau désionisée.</li>
		<li>Les sécher à l’aide d’un spray N2 pendant 5 min.</li>
		<li>Placer les échantillons de si lavés d...

<ol>
	<li>Nehl, C. L., Hafner, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-dependent+plasmon+resonances+of+gold+nanoparticles.">Shape-dependent plasmon resonances of gold nanoparticles.</a> Journal of Materials Chemistry. 18 (21), 2415-2419 (2008).</li><li>Augui&#233;, B., Barnes, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collective+resonances+in+gold+nanoparticle+arrays.">Collective resonances in gold nanoparticle arrays.</a> Physical Review Letters. 101 (14), 143902 (2008).</li><li>Sakai, N., Fujiwara, Y., Arai, M., Yu, K., Tatsuma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+gold+nanoparticles+on+ITO:+Control+of+morphology+and+plasmon+resonance-based+absorption+and+scattering.">Electrodeposition of gold nanoparticles on ITO: Control of morphology and plasmon resonance-based absorption and scattering.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 628 (1-2), 7-15 (2009).</li><li>Shiao, M. H., Lai, C. P., Liao, B. H., Lin, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+photoillumination+on+gold-nanoparticle-assisted+chemical+etching+of+silicon.">Effect of photoillumination on gold-nanoparticle-assisted chemical etching of silicon.</a> Journal of Nanomaterials. 2018, 5479605 (2018).</li><li>Ayati, 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=Photocatalytic+degradation+of+nitrobenzene+by+gold+nanoparticles+decorated+polyoxometalate+immobilized+TiO2+nanotubes.">Photocatalytic degradation of nitrobenzene by gold nanoparticles decorated polyoxometalate immobilized TiO2 nanotubes.</a> Separation and Purification Technology. 171, 62-68 (2016).</li><li>Huang, T., Meng, F., Qi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+synthesis+of+dendritic+gold+nanostructures+assisted+by+supramolecular+complexes+of+surfactant+with+cyclodextrin.">Controlled synthesis of dendritic gold nanostructures assisted by supramolecular complexes of surfactant with cyclodextrin.</a> Langmuir. 26 (10), 7582-7589 (2009).</li><li>Lahiri, A., Wen, R., Kuimalee, S., Kobayashi, S. I., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+growth+of+needle+and+dendritic+gold+nanostructures+on+silicon+for+surface+enhanced+Raman+scattering.">One-step growth of needle and dendritic gold nanostructures on silicon for surface enhanced Raman scattering.</a> CrystEngComm. 14 (4), 1241-1246 (2012).</li><li>Lahiri, A., Wen, R., Kobayashi, S. I., Wang, P., Fang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+and+unusual+pattern+demonstrating+the+crystal+growth+through+bubble+formation.">Unique and unusual pattern demonstrating the crystal growth through bubble formation.</a> Crystal Growth &#38; Design. 12 (3), 1666-1670 (2012).</li><li>Lahiri, 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=Photo-assisted+control+of+gold+and+silver+nanostructures+on+silicon+and+its+SERRS+effect.">Photo-assisted control of gold and silver nanostructures on silicon and its SERRS effect.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (27), 275303 (2013).</li><li>Lv, Z. 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=Facile+and+controlled+electrochemical+route+to+three-dimensional+hierarchical+dendritic+gold+nanostructures.">Facile and controlled electrochemical route to three-dimensional hierarchical dendritic gold nanostructures.</a> Electrochimica Acta. 109, 136-144 (2013).</li><li>Dutta, 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=Mesoporous+gold+and+palladium+nanoleaves+from+liquid&#8211;liquid+interface:+enhanced+catalytic+activity+of+the+palladium+analogue+toward+hydrazine-assisted+room-temperature+4-nitrophenol+reduction.">Mesoporous gold and palladium nanoleaves from liquid&#8211;liquid interface: enhanced catalytic activity of the palladium analogue toward hydrazine-assisted room-temperature 4-nitrophenol reduction.</a> ACS Applied Materials &#38; Interfaces. 6 (12), 9134-9143 (2014).</li><li>Lin, C. T., 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+fabrication+of+three-dimensional+gold+dendritic+nanoforests+for+visible+light-enhanced+methanol+oxidation.">Rapid fabrication of three-dimensional gold dendritic nanoforests for visible light-enhanced methanol oxidation.</a> Electrochimica Acta. 192, 15-21 (2016).</li><li>Lahiri, A., Kobayashi, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroless+deposition+of+gold+on+silicon+and+its+potential+applications.">Electroless deposition of gold on silicon and its potential applications.</a> Surface Engineering. 32 (5), 321-337 (2016).</li><li>White, N., 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=Surface/interface+analysis+and+optical+properties+of+RF+sputter-deposited+nanocrystalline+titanium+nitride+thin+films.">Surface/interface analysis and optical properties of RF sputter-deposited nanocrystalline titanium nitride thin films.</a> Applied Surface Science. 292, 74-85 (2014).</li><li>Zhao, 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=Surface+enhanced+Raman+scattering+substrates+based+on+titanium+nitride+nanorods.">Surface enhanced Raman scattering substrates based on titanium nitride nanorods.</a> Optical Materials. 47, 219-224 (2015).</li><li>Lorite, I., Serrano, A., Schwartzberg, A., Bueno, J., Costa-Kr&#228;mer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+enhanced+Raman+spectroscopy+by+titanium+nitride+non-continuous+thin+films.">Surface enhanced Raman spectroscopy by titanium nitride non-continuous thin films.</a> Thin Solid Films. 531, 144-146 (2013).</li><li>O&#8217;Kelly, J. 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=Room+temperature+electroless+plating+copper+seed+layer+process+for+damascene+interlevel+metal+structures.">Room temperature electroless plating copper seed layer process for damascene interlevel metal structures.</a> Microelectronic Engineering. 50 (1), 473-479 (2000).</li><li>Cesiulis, H., Ziomek-Moroz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocrystallization+and+electrodeposition+of+silver+on+titanium+nitride.">Electrocrystallization and electrodeposition of silver on titanium nitride.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 30 (11), 1261-1268 (2000).</li><li>Wu, Y., Chen, W. C., Fong, H. P., Wan, C. C., Wang, Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Displacement+reactions+between+metal+ions+and+nitride+barrier+layer/silicon+substrate.">Displacement reactions between metal ions and nitride barrier layer/silicon substrate.</a> Journal of the Electrochemical Society. 149 (5), G309-G317 (2002).</li><li>Koo, H. C., Ahn, E. J., Kim, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-electroplating+of+Ag+on+pretreated+TiN+surfaces.">Direct-electroplating of Ag on pretreated TiN surfaces.</a> Journal of the Electrochemical Society. 155 (1), D10-D13 (2008).</li><li>Shiao, M. H., 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=Novel+gold+dendritic+nanoflowers+deposited+on+titanium+nitride+for+photoelectrochemical+cells.">Novel gold dendritic nanoflowers deposited on titanium nitride for photoelectrochemical cells.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 22 (10), 3077-3084 (2018).</li><li>Shiao, M. H., Lin, C. T., Zeng, J. J., Lin, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+gold+dendritic+nanoforests+combined+with+titanium+nitride+for+visible-light-enhanced+chemical+degradation.">Novel gold dendritic nanoforests combined with titanium nitride for visible-light-enhanced chemical degradation.</a> Nanomaterials. 8 (5), 282 (2018).</li><li>Carraro, C., Maboudian, R., Magagnin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metallization+and+nanostructuring+of+semiconductor+surfaces+by+galvanic+displacement+processes.">Metallization and nanostructuring of semiconductor surfaces by galvanic displacement processes.</a> Surface Science Reports. 62 (12), 499-525 (2007).</li></ol>

Dans cette étude, au DNFs avec plusieurs tailles de branches ont été décorées à la surface de TiN/si en utilisant FAGRR. Le dépôt des DNFs de l’UA pourrait être identifié directement par un changement significatif de couleur. L’épaisseur de l’UA DNFs sur l’étain/si a augmenté à 5,10 ± 0,20 μM dans les 15 min, et cette augmentation de l’épaisseur peut être exprimée en utilisant l’équation linéaire suivante: y = 0,296t + 0,649, où le temps variait de 1 à 15 min.
<p c...

Les nanoparticules d’or ont des propriétés optiques caractéristiques et des résonances de Plasmon de surface localisées (lsprs), selon la taille et la forme des nanoparticules1,2,3,4. En outre, les nanoparticules d’or peuvent améliorer significativement les réactions photocatalytiques plasmoniques5. Les nanoforêts dendritiques empilées à l’aide de nanoparticules d’or ont reçu une attention considérable en raison de leurs surfaces spécifiques remarquables et de l’amélioration robuste des LSPr6,7,8,9 ,10,11,12,13.
L’étain est un matériau céramique extrêmement dur et possède une stabilité thermique, chimique et mécanique remarquable. L’étain a des propriétés optiques distinctives et peut être utilisé pour des applications plasmiques avec la lumière visible-à-proche-infrarouge14,15. La recherche a démontré que l’étain peut produire des améliorations de champ électromagnétique, semblables aux nanostructures de l’UA16. La déposition de cuivre17 ou d’argent18,19,20 sur des substrats d’étain pour des applications a été démontrée. Cependant, peu d’études ont été réalisées sur des matériaux composites au/TiN pour les applications. Shiao et coll. ont récemment démontré les applications potentielles des composites au DNFs/étain pour les cellules photoélectrochimiques21 et la dégradation chimique22.
Au peut être synthétisé sur un substrat d’étain en utilisant un FAGRR23. L’état des dépôts des DNFs au sein de l’étain est crucial dans la performance des applications. Cette étude examine la croissance des au DNFs sur un substrat de si recouvert d’étain.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:911px;" width="912">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:233px;">Acetone</td>
			<td style="width:321px;">Dinhaw Enterprise Co. Ltd.,Taipei, Taiwan</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:182px;"></td>
		</tr>
		<tr height="49">
			<td height="49" style="height:49px;width:233px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:321px;">Echo Chemical Co. Ltd., Miaoli, Taiwan</td>
			<td style="width:175px;">TG-078-000000-75NL</td>
			<td style="width:182px;"></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:31px;width:233px;">Buffered Oxide Etch</td>
			<td style="width:321px;">Uni-onward Corp., Hsinchu, Taiwan&#160;</td>
			<td style="width:175px;">UR-BOE-1EA</td>
			<td style="width:182px;"></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:233px;">Chloroauric Acid</td>
			<td style="width:321px;">Alfa Aesar., Heysham, United Kingdom</td>
			<td style="width:175px;">36400.03</td>
			<td style="width:182px;"></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:233px;">N-Type Silicon Wafer</td>
			<td style="width:321px;">Summit-Tech Company, Hsinchu, Taiwan</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:182px;"></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:233px;">High-Power Impulse Magnetron Sputtering System (HiPIMS)</td>
			<td style="width:321px;">Melec GmbH, Germany</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:182px;">SPIK2000A&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:233px;">Scanning Electron Microscope (SEM)</td>
			<td style="width:321px;">JEOL, Japan</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:182px;">JSM-7800F</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:233px;">Ion Sputter Coater</td>
			<td style="width:321px;">Hitachi, Japan</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td>E-1030</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:233px;">X-Ray Diffractometer (XRD)</td>
			<td style="width:321px;">PANalytical, The Netherlands</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td>X&#39;Pert PRO MRD</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

growth of gold dendritic nanoforests on titanium nitride-coated silicon substrates

Dans cette étude, un système de pulvérisation de magnétron à impulsion de haute puissance est utilisé pour enduire un film de nitrure de titane (TiN) plat et ferme sur des wafers de silicium (si), et une réaction de remplacement galvanique assistée par le fluorure (FAGRR) est employée pour le dépôt rapide et facile de l’or les nanoforêts dendritiques (au DNFs) sur les substrats TiN/si. Les images de microscopie électronique à balayage (SEM) et les schémas de spectroscopie à rayons X dispersifs en énergie des échantillons TiN/si et au DNFs/TiN/si confirment que le processus de synthèse est contrôlé avec précision. Dans les conditions de réaction de cette étude, l’épaisseur de l’UA DNFs augmente linéairement à 5,10 ± 0,20 μM dans les 15 min de la réaction. Par conséquent, la procédure de synthèse employée est une approche simple et rapide pour la préparation des composites au DNFs/TiN/si.

La figure 1 illustre les images des préparations d’échantillons au dNFS/Tin/si. La plaquette de silicium était blanc argenté (figure 1a). Le TiN/si était jaune doré et avait une surface homogène (figure 1b), ce qui indiquait le revêtement uniforme d’étain sur la plaquette de silicium. Au DNFs/TiN/si était brun jaunâtre et moins homogène sur la surface (figure 1c</...

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Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

Cette étude présente une procédure réalisable pour synthétiser les nanoforêts dendritiques dorées sur des substrats de nitrure de titane/silicium. L’épaisseur des nanoforêts dendritiques d’or augmente linéairement dans les 15 min d’une réaction de synthèse.

Croissance des Nanoforêts dendritiques dorées sur substrats de silicium revêtus de nitrure de titane

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

Ce protocole est une méthode simple, rapide et de dépôt d’électrolyses pour préparer des nanoforests dendritiques d’or sur un substrat en silicium enduit de nitride de titane. Les principaux avantages de cette technique sont sa simplicité et sa vitesse. Les nanoforests dendritiques dorés peuvent induire des points chauds plasmoniques et améliorer les réactions photocatalytiques plasmoniques.On peut également utiliser cette procédure pour préparer les nanoforests dendritiques des métaux en alliage tels que l’argent. La démonstration vidéo facilite l’accent sur les détails essentiels de l’expérience. Pour commencer la procédure, couper 10 morceaux de deux par deux centimètres de gaufrette de silicium de type n.Sonicate les échantillons de silicium pendant cinq minutes chacun dans l’acétone, l’alcool isopropyle, et l’eau déionisée dans l’ordre. Séchez les échantillons pendant cinq minutes sous un jet de gaz azoté. Ensuite, placez les échantillons de silicium propres et secs dans un porte-échantillon et mettez le support dans une chambre d’échantillon HiPIMS.Placez une cible de titane de quatre pouces de diamètre sur une cathode pulvérisante HiPIMS, et pompez la chambre HiPIMS à huit fois 10 à six torrs négatifs. Déposez une couche de titane de 50 nanomètres sur les échantillons de silicium. Ensuite, déposez le nitride de titane pour atteindre une épaisseur totale de nitride de titane d’environ 300 nanomètres.Lorsque le dépôt de nitride de titane est terminé, combiner 240 microlitres d’un acide chloroaurique molaire, huit millilitres de six à un etch d’oxyde tamponné, et 15,76 millilitres d’eau déionisée dans un récipient en polytétrafluoroéthylène. Immerger un substrat dans la solution d’acide chloroaurique pendant exactement trois minutes, puis le laver avec de l’eau déionisée. Séchez l’échantillon sous un flux de gaz azoté et incubez-le à 120 degrés Celsius pendant cinq minutes.Répétez ce processus pour chacun des substrats enduits de nitride de titane restants. Lorsque la préparation de l’échantillon est terminée, caractérisez les échantillons avec la microscopie électronique à balayage et la diffraction des rayons X. La dispersion énergétique de la spectroscopie aux rayons X a confirmé que les structures en or avaient poussé sur des surfaces en silicium enduit de nitride de titane.Le film de nitride de titane déposé sur la plaquette de silicium était lisse et uniforme. Moins d’une minute après avoir placé l’échantillon dans la solution de croissance, de petits noyaux d’or sont apparus sur l’échantillon avec quelques noyaux plus gros qui ressemblaient à des oursins. Des structures unifassantes ont été observées après trois minutes de croissance, les ramifications se produisant après cinq minutes de croissance.Après 10 minutes, la nanoforeste dendritique couvrait toute la surface du nitrite de titane. Après 15 minutes, la nanoforeste dendritique était dense et d’environ cinq micromètres d’épaisseur. L’épaisseur de nanoforeste dendritique de l’or s’est trouvée pour augmenter linéairement avec le temps de synthèse.Les pics d’or dans la diffraction des rayons X ont également augmenté au fil du temps tandis que les signaux de nitrite de titane ont disparu au fur et à mesure que la synthèse progressait. Les choses les plus importantes à retenir lors de la tentative de cette procédure est le taux de composition et un PH de solution, aussi effectuer la méthode de dépôt. Il est possible de fabriquer des DNF et d’autres substrats recouverts de nitrite de titane tels que le silicone de silice, le verre conventionnel, le verre ITO, et le verre FDO pour diverses applications.Il faut être prudent lors de la manipulation des échantillons, car il est facile d’enlever les DNF dorés des substrats de silicium nitrite de titane si l’or DNF il est assez malade. N’oubliez pas de porter de l’équipement de protection individuelle lorsque vous travaillez avec de l’oxyde tampon, qui contient du fluorure d’hydrogène.

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