Name: seedless growth of bismuth nanowire array via vacuum thermal evaporation
Uploaded: 2015-12-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation at JoVE.com

Research is carried out at the Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory, which is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-SC0012704.

זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות הנתונים של בטיחות חומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. ייתכן שיש לי ננו מפגעים נוספים בהשוואה לעמיתו בתפוצה רחבה שלהם. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים בעת טיפול במצעים המכוסה nanomaterial, כולל השימוש בפקדי הנדסה (מנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסיים באורך מלאים, ונעליים סגורות). 1. מכין עבודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מערכת שיקוע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent קאמרי בתצהיר ללחץ אווירה ולפתוח את התא. האוורור נעשה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל מחשב אוורור&quot; על ממשק תוכנת שליטה, אשר באופן אוטומטי מתחיל רצף שלפרוק תא לחץ אווירה. כשהגיע לחץ האווירה לפתוח את התא על ידי משיכת דלת Accessing הקדמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר סירת אידוי טונגסטן (אלומינה המצופה) בין זוג אלקטרודות אידוי תרמית. מקום 1כדורי יסמוט גרם לסירה האידוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר יעד המקרטעת ונדיום למקור המקרטעת magnetron. עיין בצעד 1.1.4) למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (לא חובה, למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת) הר סירת אידוי טונגסטן בין זוג אלקטרודות אידוי תרמית. הנח שבלולים ונדיום 0.5 גרם לסירה האידוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את המחברים מיני-בננה (שני לחימום / קירור כוח ושתי לבדיקת טמפרטורה) של בקר טמפרטורת לולאה הסגור למוזנים החשמליים של המערכת בתצהיר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מצעי גידול הערה: ההיווצרות של ננו-חוטים ביסמוט היא רגישה למצע הגידול של בחירה. תוצאות דומות התקבלו משקופיות זכוכית, פרוסות סיליקון, או מתכת. מומלץ על ידי הסופרים שהמצע יש לנקות מייד לפני האדיםתהליך הדחה, על מנת להשיג הידבקות של underlayer נדיום עקבית. טכניקות ניקוי מצע שונות, כוללים ניקוי פלזמה וניקוי כימי רטוב, ניתן ליישם ולהוביל לתוצאות דומות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי מצעי גידול על ידי פלזמה חמצן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצעי גידול לשואב פלזמה ולשאוב את התא, על ידי לחיצה על &quot;VAC על&quot; כפתור, ללחץ בסיסה של 10 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את שסתום גז החמצן ולהציג את גז חמצן לתא על ידי לחיצה על &quot;הגז&quot; כפתור בלוח הקדמי ולהתאים את קצב הזרימה על ידי לחיצה על &quot;אינקר&quot; והכפתורים &quot;DECR&quot; לשליטת גז קצב זרימה כדי לשמור על לחץ קאמרי mTorr של כ -100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את כוח הפלזמה ב 20 W על ידי לחיצה על &quot;אינקר&quot; והכפתורים &quot;DECR&quot; לשליטת כוח ולהצית את הפלזמה על ידי לחיצה על &quot;RF על&quot; כפתור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתן 5 דקות לפני כיבוי הפלזמה על ידי לחיצה על &quot;; RF ON &quot;. כפתור Vent התא על ידי לחיצה על הכפתור&quot; לדמם &quot;ולאחזר את מצעים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי מצעי גידול בשיטה כימית רטובה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את מצעי הגידול באצטון הכלולים בכוס. מניחים את הכוס לultrasonicator וsonicate 2 דקות בכח המרבי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מצעים מהכוס ולשטוף אותם עם זרם של אלכוהול מוחלט מבקבוק לשטוף במשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את מצעים בזרם של גז חנקן. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שאיבת מערכת תצהיר טעינה ומצע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר ההרכבה בקרת טמפרטורת מצע לבעל המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקטעי האביב להר מצעי גידול על גבי ההרכבה קרירה / דוד פלטייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר בעל מצע המורכב בשלמות לתוך תא שיקוע, עם מצעים מול המקורות בתצהיר. חבר את הרכיבים מוזני חשמל לקריר Peltier / הרכבה דוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תריס המצע, כדי למנוע בתצהיר מכוון למצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל לשאוב את התא בתצהיר. השאיבה מתבצעת על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל שאיבת מחשב&quot; על ממשק תוכנת שליטה, אשר באופן אוטומטי מתחיל רצף שלשאוב תא לחץ הבסיס שלה. </li></ol></li></ol> 2. צמיחה של nanowires ביסמוט הערה: הניסוי לא זז לשלב הבא עד לחץ הבסיס של החדר בתצהיר הגיע 2 × 10 -6 Torr או מתחת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר של underlayer נדיום הערה: שחזור הניסוי הטוב ביותר מושגת כאשר underlayer נדיום הוא שהופקד על ידי השיטה המקרטעת magnetron. בהעדר מקור המקרטעת, שחזור גבוה יכול גם להיות מושגת על ידי הפקדה עדיין underlayer נדיום בשיטת אידוי תרמי, ובלבד שחה המערכת בתצהירלחץ sa נמוך בסיס (≤ 5 × 10 -7 Torr). עיין בצעד 3.1.2 לפרטים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר ונדיום עם מקור המקרטעת magnetron. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל זרימת ארגון במקור המקרטעת. קצב זרימה מוגדר 40 SCCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את קצב המהפכה של משאבת turbomolecular ללחץ קאמרי של 2.5 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד קאמרי מגיע לחץ המצב היציב שלה בהדרגה, להגדיר את גורמי כיול העובי לQCM. ולנדיום, הצפיפות היא 5.96 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המקור המקרטעת DC ולהגדיר את הכח ב200-250 וו למערכת בתצהיר המופעלת על ידי המחברים, השיעור בתצהיר הוא כ -0.4 / sec בכוח הזה. מבלי לפתוח את תריס המצע, לשמור על המקור פועל במשך 2 דקות. הערה: באמצעות צעד זה תחמוצת הילידים במקור נדיום מוסרת, חשיפת פני השטח ונדיום טרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס המצע להתחיל depositio נדיוםn. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי 20 ננומטר, לכאורה, של מצטבר, לקריאת QCM. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח גמגום לאפס. הפעל את המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות את זרימת הארגון. החזר את משאבת turbomolecular לכח המלא שלו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (לא חובה, למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת) בתצהיר ונדיום עם מקור אידוי תרמית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשל נקודת ההתכה הגבוהה של ונדיום (1,910 מעלות צלזיוס) ואת נכונותה לחמצון, מומלץ כי האידוי התרמי שלה להתנהל בלחץ בסיס של 5 × 10 -7 Torr או נמוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את גורמי כיול העובי לQCM. ולנדיום, הצפיפות היא 5.96 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את כוח אידוי אספקת תרמית למקור ונדיום.לאט לאט להגדיל את כוח החימום לסירת טונגסטן עד שבלולים ונדיום להמס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם תריס המצע המשיך סגור, להגדיל לאט כוח החימום עד שיעור בתצהיר של 2 / sec מושגת, לקריאת QCM. פתח את תריס המצע להתחיל בתצהיר ונדיום. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי לכאורה של 50 ננומטר מצטבר. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח האידוי התרמי לאפס. הפעל את המקור. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר של ננו-חוטים ביסמוט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתצהיר ביסמוט בטמפרטורה מעל או מתחת RT, להגדיר את הערך הרצוי לבקר הטמפרטורה. חכה עד שתגיע לטמפרטורה הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את גורמי כיול העובי לQCM. ביסמוט, הצפיפות היא 9.78 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .790. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את כוח אידוי תרמית supply למקור ביסמוט. לאט לאט להגדיל את כוח החימום לסירת טונגסטן עד השיעור בתצהיר של 2 / sec מושגת, לקריאת QCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס המצע להתחיל בתצהיר ביסמוט. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי לכאורה של 50 ננומטר מצטבר. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח האידוי התרמי לאפס. הפעל את המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את אספקת חשמל לקירור / החימום החשמלי התרמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent קאמרי בתצהיר ללחץ אווירה ולפתוח את התא. אחזר את בעל המצע ולאסוף ננו-חוטים ביסמוט מצעים מכוסים. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+and+physics+in+one+dimension:+Synthesis+and+properties+of+nanowires+and+nanotubes.">Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).</li><li>Akimov, A. 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=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Thurn-Albrecht, 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=Ultrahigh-density+nanowire+arrays+grown+in+self-assembled+diblock+copolymer+templates.">Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates.</a> Science. 290, 2126-2129 (2000).</li><li>Xia, Y. 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=One-dimensional+nanostructures:+Synthesis,+characterization,+and+applications.">One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications.</a> Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).</li><li>Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nanowire+superlattice+structures+for+nanoscale+photonics+and+electronics.">Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics.</a> Nature. 415, 617-620 (2002).</li><li>Yang, P. D., 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=Controlled+growth+of+ZnO+nanowires+and+their+optical+properties.">Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties.</a> Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).</li><li>Allen, J. 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=High-resolution+detection+of+Au+catalyst+atoms+in+Si+nanowires.">High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires.</a> Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).</li><li>Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+thermoelectric+transport+properties+of+cylindrical+Bi+nanowires.">Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires.</a> Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).</li><li>Isaacson, R. T., Williams, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alfv&#233;n-Wave+propagation+in+solid-state+plasmas.+III.+Quantum+oscillations+of+the+Fermi+surface+of+bismuth.">Alfv&#233;n-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth.</a> Phys Rev. 185, 682-688 (1969).</li><li>Sandomirskii, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+size+effect+in+a+semimetal+film.">Quantum size effect in a semimetal film.</a> Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).</li><li>Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+confinement+and+surface-state+effects+in+bismuth+nanowires.">Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires.</a> Physica E. 37, 194-199 (2007).</li><li>Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+absorption+in+bismuth+nanowires+resulting+from+quantum+confinement.">Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement.</a> Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).</li><li>Hofmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surfaces+of+bismuth:+Structural+and+electronic+properties.">The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties.</a> Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).</li><li>Huber, T. 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=Confinement+effects+and+surface-induced+charge+carriers+in+Bi+quantum+wires.">Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires.</a> Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).</li><li>Huber, T. 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=Surface+state+band+mobility+and+thermopower+in+semiconducting+bismuth+nanowires.">Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires.</a> Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).</li><li>Dresselhaus, M. 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=.">.</a> 23, 129-140 (2003).</li><li>Cheng, Y. -. T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-induced+growth+of+bismuth+nanowires.">Stress-induced growth of bismuth nanowires.</a> Appl Phys Lett. 81, 3248-3250 (2002).</li><li>Volobuev, V. 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=The+mechanism+of+Bi+nanowire+growth+from+Bi/Co+immiscible+composite+thin+films.">The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films.</a> J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).</li><li>Shim, W., 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=On-film+formation+of+Bi+nanowires+with+extraordinary+electron+mobility.">On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility.</a> Nano Lett. 9, 18-22 (2009).</li><li>Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+Mo+and+W+into+nanostructured+BiVO4+films+for+efficient+photoelectrochemical+water+oxidation.">Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).</li><li>Liu, M., 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-Energy+Induced+Formation+of+Single+Crystalline+Bismuth+Nanowires+over+Vanadium+Thin+Film+at+Room+Temperature.">Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature.</a> Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

הצמיחה של ננו-חוטים ביסמוט היא להתנהל במערכת שיקוע פיזית עם לפחות שני מקורות בתצהיר, אחד ביסמוט ואחר ולנדיום. מומלץ שאחד המקורות הוא מקור המקרטעת magnetron, לתצהירו של ונדיום. ואקום גבוה מושגת על ידי משאבות turbomolecular מגובות על ידי גלילה משאבה יבשה. מערכת שיקוע מצויד בmicrobalance...

Nanowires להגביל את התחבורה של נושאי מטען וקוואזי-חלקיקים אחרים, כגון פוטונים וplasmons בממד אחד. בהתאם לכך, ננו-חוטים בדרך כלל תערוכה תכונות חשמליות, מגנטיות, אופטיות וכימיות רומן, שתענקנה להם פוטנציאל כמעט אינסופי עבור יישומים בתחום אלקטרוניקה, פוטוניקה, טכנולוגיות ביו-רפואיות, הקשורים לאיכות סביבה ואנרגיה מיקרו / ננו. 1,2 במהלך שני העשורים האחרונים, רב מלמעלה למטה ומלמטה למעלה גישות פותחו לסינתזת מגוון רחב של ננו-חוטים מתכת או מוליכים למחצה באיכות גבוהה בקנה מידת מעבדה. 3-6 למרות התפתחויות אלו, כל גישה מסתמכת על מאפיינים ייחודיים מסוימים של המוצר הסופי להצלחתה. לדוגמא, השיטה הפופולרית אדים-נוזל-המוצקה (VLS) היא בכושר טוב יותר עבור החומרים המוליכים למחצה שיש לי נקודות היתוך גבוהות יותר וליצור סגסוגת eutectic עם מקביל &quot;זרעים&quot; קטליטי. 7 כתוצאה מכך, הסינתזה של nanowireחומר של עניין מיוחד לא יכול להיות מכוסה על ידי טכניקות קיימות. כsemimetal עם חפיפה קטנה עקיפה להקה (-38 מופתעים נוכח ב 0 K) ונושאי מטען אור בצורה יוצאת דופן, ביסמוט הוא דוגמא אחת כזו. החומר מתנהג שונה באופן קיצוני בממד מופחת בהשוואה לכמות הגדולה שלה, כמו כליאה קוונטים יכולה להפוך nanowires ביסמוט או דקים סרטים למוליכים למחצה פער פס צרים. 8-12 בינתיים, את פני השטח של צורות ביסמוט מתכת מעין-דו-ממדית כי הוא יותר באופן משמעותי מאשר בתפזורת מתכתית שלה. 13,14 זה היה הראה כי פני השטח של ביסמוט משיג ניידות אלקטרונים של 2 × 10 סנטימטר 4 2 V -1 שניות -1 ותורם מאוד לחימום החשמלי שלה בצורת nanowire. 15 כ כאמור, יש אינטרסים משמעותיים בלימוד nanowires ביסמוט לאלקטרוני ויישומים ובתרמית בפרט. 12-16 עם זאת, בשל יסמוט של נמוך מאודנקודת התכה (544 K) ונכונות לחמצון, זה עדיין מהווה אתגר לסינתזה באיכות גבוהה וננו-חוטים ביסמוט גבישים יחידים באמצעות טכניקות שלב שלב אדים או פתרון מסורתיים. בעבר, זה כבר דווח על ידי כמה קבוצות שnanowires יסמוט גבישים יחידים לגדול בתשואה נמוכה בתצהיר ואקום של סרט דק ביסמוט, אשר מיוחס לשחרורו של מתח המובנה בסרט. 17-20 לאחרונה, גילינו רומן טכניקה שמבוססת על אידוי התרמית של ביסמוט תחת ואקום גבוה ומובילה להיווצרות של ננו-חוטים להרחבה ביסמוט גבישים יחידים בתשואה גבוהה. 21 השוואה בעבר דיווחה שיטות, התכונה הייחודית ביותר של טכניקה זו היא שמצע הגידול הוא טרי מצופה בשכבה דקה של ונדיום nanoporous לפני יסמוט בתצהיר. במהלך האידוי התרמי של האחרון, אדים ביסמוט חודרים לתוך מבנה nanoporous של ואןסרט וAdium מתעבה שם nanodomains. מאז ונדיום לא רטוב על ידי יסמוט תמצית, תחומים שחדרם הוגלו, לאחר מכן מהמטריצה ​​ונדיום לשחרר אנרגיית פני השטח שלהם. זה הגירוש המתמשך של nanodomains יסמוט שיוצר ננו-חוטים ביסמוט האנכיים. מאז תחומים יסמוט הם רק 1-2 ננומטר בקטרים, הם כפופים לדיכוי נקודת התכה משמעותי, שהופך אותם כמעט מותך על RT. כתוצאה מכך, צמיחת nanowires ממשיכה עם המצע שנערך בRT. מצד השני, כמו ההגירה של תחומים ביסמוט מופעלת תרמית, לאורכה ורוחבה של ננו-חוטים יכולים להיות מכוון על פני טווח רחב פשוט על ידי שליטה על הטמפרטורה של מצע הגידול. פרוטוקול וידאו מפורט זה נועד לעזור למתרגלים חדשים בתחום להימנע מבעיות נפוצות שונות הקשורים בתצהיר אד פיזי של שכבות דקות בואקום גבוה, סביבה נטולת חמצן.

<table><tbody><tr><td>Bismuth</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>556130</td><td>Granular, 99.999%</td></tr><tr><td>Vanadium Slug</td><td>Alfa Aesar</td><td>42829</td><td>3.175&amp;nbsp;mm (0.125&amp;nbsp;in) dia x 6.35&amp;nbsp;mm (0.25&amp;nbsp;in) length, 99.8%</td></tr><tr><td>Vanadium Sputtering Target</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EJTVXXX253A2</td><td>3.00&quot; Dia. x 0.125&quot; Thick, 99.5%</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>179124</td><td>&gt;99.5%</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Alfa Aesar</td><td>33361</td><td>Anhydrous</td></tr><tr><td>Silicon Wafer</td><td>University Wafers</td><td></td><td>300 microns in thickness, (100) orientation</td></tr><tr><td>Silver Filled Epoxy</td><td>Circuit Works</td><td>CW2400</td><td>Two part conductive epoxy resin</td></tr><tr><td>Tungsten Boat, Alumina Coated</td><td>R. D. Mathis</td><td>S9B-AO-W</td><td>For bismuth thermal evaporation</td></tr><tr><td>Tungsten Boat</td><td>R. D. Mathis</td><td>S4-.015W</td><td>For vanadium thermal evaporation</td></tr><tr><td>RIE Plasma</td><td>Nordson March</td><td>CS-1701</td><td></td></tr><tr><td>PVD 75 Vapor Deposition Platform</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>PEDP75FTCLT001</td><td>Equipped with three thermal evaporation source and one DC magnetron sputtering source</td></tr><tr><td>Thermoelectric Temperature Controller</td><td>LairdTech</td><td>MTTC-1410</td><td></td></tr><tr><td>PT1000 RGD</td><td>LairdTech</td><td>340912-01</td><td>Temperature sensor for MTTC-1410</td></tr><tr><td>Thermoelectric Module</td><td>LairdTech</td><td>56910-502</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonicator</td><td>Crest Ultrasonics</td><td>Tru-Sweep 175</td><td></td></tr></tbody></table>

seedless growth of bismuth nanowire array via vacuum thermal evaporation

הנה טכניקה ללא גרעינים וללא תבנית מוכחת לscalably לגדול ננו-חוטים ביסמוט, באמצעות אידוי תרמי בואקום גבוה ב RT. מקובל שמורות עבור הייצור של סרטי מתכת דקים, פיקדונות אידוי תרמיים ביסמוט למערך של ננו-חוטים גבישים יחידים האנכיים על סרט שטוח דק של ונדיום שנערך ב RT, אשר מופקד על ידי טרי המקרטעת magnetron או אידוי תרמית. על ידי שליטה על הטמפרטורה של מצע הגידול לאורכה ורוחבה של ננו-חוטים יכולים להיות מכוון על פני טווח רחב. אחראי על טכניקה חדשנית זו היא מנגנון צמיחת nanowire ידוע קודם לכן כי שורשים בנקבוביים קלה של הסרט הדק ונדיום. הסתנן לתוך הנקבוביות ונדיום, תחומים ביסמוט (~ ננומטר 1) נושאים אנרגיית משטח מוגזמת שמדכאת נקודת ההתכה שלהם ורציפות מגרש מתוך מטריצת נדיום כדי ליצור ננו-חוטים. תגלית זו מוכיחה את ההיתכנות של סינטיסייזר שלב אדי מדרגיesis של טוהר גבוה ננו ללא שימוש בכל זרזים.

תמונות SEM החתך של underlayers נדיום שהוקם על ידי המקרטעת magnetron ושיטות אידוי תרמית מוצגות באיור 2. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק תמונות (SEM) מוצגים לnanowires יסמוט נוצר בטמפרטורות מצע שונות (איור 3). המבנה הגבישי של ננו-חוטים ביסמוט נקבע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים ?...

Watch this Scientific Journal Video about Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation at JoVE.com

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

צמיחה ללא גרעינים של מערך ביסמוט Nanowire באמצעות אידוי תרמי אבק

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

seedless-growth-bismuth-nanowire-array-via-vacuum-thermal

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

8.3K Views.  Brookhaven National Laboratory. A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented. 

Video: Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

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

Chemistry

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Bioengineering

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device applications. Zinc oxide (ZnO), a semiconductor with a wide bandgap (3.4 eV) and high electron saturation velocity has gained a great deal of attention as an attractive material for high speed devices. Efficient gate modulation, however, requires high-quality Schottky contacts on the barrier layer. In this article, we present our Schottky diode fabrication procedure on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructure with high density 2DEG which is achieved through strain modulation and incorporation of a few percent Be into the MgZnO-based barrier during growth by molecular beam epitaxy (MBE). To achieve high crystalline quality, nearly lattice-matched high-resistivity GaN templates grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used as the substrate for the subsequent MBE growth of the oxide layers. To obtain the requisite Zn-polarity, careful surface treatment of GaN templates and control over the VI/II ratio during the growth of low temperature ZnO nucleation layer are utilized. Ti/Au electrodes serve as Ohmic contacts, and Ag electrodes deposited on the O2 plasma pretreated BeMgZnO surface are used for Schottky contacts.

Attainment of high-quality Schottky contacts is imperative for achieving efficient gate modulation in heterostructure field effect transistors (HFETs). We present the fabrication methodology and characteristics of Schottky diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures with high-density two dimensional electron gas (2DEG), grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on GaN templates.

ייצור של דיודות Schottky על Heterostructure BeMgZnO/ZnO Zn-הקוטב גדלה פלזמה בסיוע קרן מולקולרית Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...