Name: growth of gold dendritic nanoforests on titanium nitride-coated silicon substrates
Uploaded: 2019-06-03T14:00:00
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Questo lavoro è stato sostenuto dal Ministero della scienza e della tecnologia, Taiwan, sotto i numeri di contratto più 105-2221-E-492-003-MY2 e la maggior parte 107-2622-E-239-002-CC3.

1. preparazione del campione
<ol><li>
Preparazione del substrato TiN utilizzando un sistema di sputtering ad impulso magnetron ad alta potenza
	<ol>
<li>Tagliare un wafer di silicio di tipo n 4 pollici in campioni di 2 cm x 2 cm.</li>
		<li>Lavare i campioni utilizzando acetone, isopropanolo e acqua deionizzata.</li>
		<li>Asciugarli con uno spray N2 per 5 min.</li>
		<li>Collocare i campioni si lavati in un supporto per campioni e collocare il supporto del campione in una camera a impulsi m...

<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>

In questo studio, au DNFs con più dimensioni di ramo sono stati decorati sulla superficie di TiN/si utilizzando FAGRR. La deposizione degli au DNF potrebbe essere identificata direttamente da un cambiamento significativo di colore. Lo spessore degli au DNF su TiN/si è aumentato a 5,10 ± 0,20 μm entro 15 minuti, e questo aumento di spessore può essere espresso utilizzando la seguente equazione lineare: y = 0,296t + 0,649, dove il tempo variava da 1 a 15 min.
In FAGRR, la ...

Le nanoparticelle d'oro hanno proprietà ottiche caratteristiche e risonanze plasmonica superficiali localizzate (lsprs), a seconda delle dimensioni e della forma delle nanoparticelle1,2,3,4. Inoltre, le nanoparticelle d'oro possono migliorare significativamente le reazioni fotocatalitiche plasmoniche5. Le nanoforme dendritiche impilate con nanoparticelle d'oro hanno ricevuto notevole attenzione a causa delle loro notevoli aree superficiali specifiche e del robusto potenziamento LSPR6,7,8,9 ,10,11,12,13.
TiN è un materiale ceramico estremamente duro e ha notevole stabilità termica, chimica e meccanica. Tin ha caratteristiche ottiche distintive e può essere utilizzato per applicazioni plasmoniche con luce visibile-a-vicino-infrarosso14,15. La ricerca ha dimostrato che il Tin può produrre miglioramenti del campo elettromagnetico, simili a quelli di au nanostrutture16. È stata dimostrata la deposizione di rame17 o argento18,19,20 su substrati di stagno per applicazioni. Tuttavia, sono stati condotti pochi studi su materiali compositi au/TiN per applicazioni. Hanno recentemente dimostrato le potenziali applicazioni dei compositi au DNFs/TiN per le cellule fotoelettrochimiche21 e la degradazione chimica22.
Au può essere sintetizzato su un substrato TiN utilizzando un FAGRR23. La condizione di deposizione di au DNFs su TiN è cruciale per le prestazioni delle applicazioni. Questo studio esamina la crescita di au DNF su un substrato si rivestito di stagno.

<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

In questo studio, un sistema di sputtering ad impulso magnetron ad alta potenza viene utilizzato per rivestire una pellicola di nitruro di titanio piatta e soda (TiN) su wafer di silicio (si), e una reazione di sostituzione galvanica assistita da fluoro (FAGRR) è impiegata per la deposizione rapida e facile di oro nanoforests dendritiche (au DNFs) sui substrati TiN/si. Le immagini di microscopia elettronica a scansione (SEM) e i modelli di spettroscopia a raggi X a dispersione energetica dei campioni TiN/si e au DNFs/TiN/si confermano che il processo di sintesi è controllato accuratamente. Nelle condizioni di reazione in questo studio, lo spessore degli au DNF aumenta linearemente a 5,10 ± 0,20 μm entro 15 minuti dalla reazione. Pertanto, la procedura di sintesi impiegata è un approccio semplice e rapido per la preparazione di compositi au DNFs/TiN/si.

La Figura 1 raffigura le immagini delle preparazioni di campioni di au Dnfs/Tin/si. Il wafer di silicio era bianco-argenté (Figura 1a). TiN/si era giallo dorato e aveva una superficie omogenea (Figura 1B), che indicava il rivestimento Tin uniforme sul wafer di silicio. Au DNFs/TiN/si era marrone giallastro e meno omogeneo sulla superficie (Figura 1C) a causa della distr...

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

Questo studio presenta una procedura fattibile per sintetizzare nanoforme dendritiche oro su substrati di nitruro di titanio/silicio. Lo spessore delle nanoforme dendritiche d'oro aumenta linearemente entro 15 minuti da una reazione di sintesi.

Crescita di Nanoforests dendritiche oro su substrati di silicio rivestiti in nitruro di titanio

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 ...

Questo protocollo è un metodo di deposizione semplice, rapido ed elettrolitico per preparare nanoforeste dendritiche d'oro su un substrato di silicio rivestito di nitruro di titanio. I principali vantaggi di questa tecnica sono la sua semplicità e la sua velocità. Le nanoforeste dendritiche d'oro possono indurre hotspot plasmonici e migliorare le reazioni fotocatalitiche plasmoniche.Si può anche usare questa procedura per preparare le nanoforeste dendritiche di metalli legati come l'argento. La dimostrazione video semplifica l'enfatizzare i dettagli essenziali nell'esperimento. Per iniziare la procedura, tagliare 10 pezzi per due centimetri di wafer di silicio di tipo n.Sonicare i campioni di silicio per cinque minuti ciascuno in acetone, alcol isopropile e acqua deionizzata in sequenza. Asciugare i campioni per cinque minuti sotto un flusso di gas azoto. Quindi, posizionare i campioni di silicio puliti e asciutti in un portacampioni e mettere il supporto in una camera campione HiPIMS.Posizionare un bersaglio in titanio di quattro pollici di diametro su un catodo sputtering HiPIMS e pompare la camera HiPIMS a otto per 10 fino ai sei torr negativi. Deposita uno strato di titanio da 50 nanometri sui campioni di silicio. Quindi, depositare nitruro di titanio per ottenere uno spessore totale del nitruro di titanio di circa 300 nanometri.Quando la deposizione di nitruro di titanio è completa, combinare 240 microlitri di un acido cloroaurico molare, otto millilitri da sei a un'incisione di ossido tamponato e 15,76 millilitri di acqua deionizzata in un contenitore di politetrafluoroetilene. Immergere un substrato nella soluzione di acido cloroaurico per esattamente tre minuti, quindi lavarlo con acqua deionizzata. Asciugare il campione sotto un flusso di gas azoto e incubarlo a 120 gradi Celsius per cinque minuti.Ripetere questo processo per ciascuno dei restanti substrati rivestiti in nitruro di titanio. Al termine della preparazione del campione, caratterizzare i campioni con microscopia elettronica a scansione e diffrazione a raggi X. La dispersione energetica della spettroscopia a raggi X ha confermato che le strutture in oro erano cresciute su superfici di silicio rivestite di nitruro di titanio.Il film di nitruro di titanio depositato sul wafer di silicio era liscio e uniforme. Entro un minuto dal posizionamento del campione nella soluzione di crescita, piccoli nuclei d'oro apparvero attraverso il campione con alcuni nuclei più grandi che assomigliavano ai ricci di mare. Singole strutture simili ad alberi sono state osservate dopo tre minuti di crescita, con ramificazione che si è verificato dopo cinque minuti di crescita.Dopo 10 minuti, la nanoforesta dendritica copriva l'intera superficie del nitrito di titanio. Dopo 15 minuti, la nanoforesta dendritica era densa e spessa circa cinque micrometri. Si è scoperto che lo spessore dendritico della nanoforesta dell'oro aumenta linearmente con il tempo di sintesi.Anche i picchi d'oro nella diffrazione dei raggi X aumentarono nel tempo, mentre i segnali di nitrito di titanio scomparvero man mano che la sintesi progrediva. Le cose più importanti da ricordare quando si tenta questa procedura è il tasso di composizione e un PH di soluzione, anche effettuare il metodo di deposizione. È possibile fabbricare DNF e altri substrati rivestiti in nitrito di titanio come silicone di silice, vetro convenzionale, vetro ITO e vetro FDO per varie applicazioni.Bisogna fare attenzione quando si maneggiano i campioni perché è facile rimuovere i DNF dorati dai substrati di silicio di nitrito di titanio se il DNF d'oro è abbastanza malato. Ricordarsi di indossare dispositivi di protezione individuale quando si lavora con l'incisione di ossido tampone, che contiene fluoruro di idrogeno.

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