बड़े क्षेत्र सब्सट्रेट-नियंत्रणीय और अनुकूलन सोने नैनोकणों के माध्यम से छाया dewetting आधारित nanofabrication
Summary
इस प्रोटोकॉल के एक उपंयास नैनो विनिर्माण तकनीक का विवरण है कि बड़े क्षेत्रों में छाया हुआ धातु फिल्मों के विक्लेदन के आत्म विधानसभा पर आधारित नियंत्रणीय और अनुकूलन नैनोपैर्टिकल फिल्मों बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
Abstract
संवर्धित ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के लिए धातु नैनोलेख के उपयोग में हाल ही में वैज्ञानिक अग्रिमों, बेहतर ऑप्टिकल डिवाइस प्रदर्शन, और उच्च घनत्व डेटा भंडारण औद्योगिक में उनके उपयोग के संभावित लाभ का प्रदर्शन किया है अनुप्रयोगों. इन अनुप्रयोगों नैनोलेख आकार, रिक्ति पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और कभी कभार आकार । इन आवश्यकताओं के समय और लागत गहन प्रसंस्करण के कदम के उपयोग के लिए नैनोकणों का उत्पादन में हुई है, इस प्रकार औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए संक्रमण अवास्तविक बना । इस प्रोटोकॉल में सुधार नैनोलेख फिल्मों के बड़े क्षेत्र के उत्पादन के लिए एक स्केल्बल और सस्ती विधि प्रदान करके इस मुद्दे को हल करेंगे वर्तमान तकनीकों की तुलना में बेहतर नैनोपैर्टिकल नियंत्रण । इस लेख में, इस प्रक्रिया को सोने के साथ प्रदर्शित किया जाएगा, लेकिन अन्य धातुओं का भी उपयोग किया जा सकता है ।
Introduction
बड़े क्षेत्र नैनोलेख फिल्म निर्माण सौर ऊर्जा रूपांतरण में हाल ही में तकनीकी प्रगति की गोद लेने और plasmonic नैनोकणों1,2के उपयोग के साथ उच्च घनत्व डेटा भंडारण के लिए गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है, 3 , 4 , 5. दिलचस्प है, यह इन plasmonic नैनोकणों में से कुछ के चुंबकीय गुण है, जो में हेरफेर करने के लिए और नैनोकणों पर प्रकाश नियंत्रण की क्षमता के साथ इन नैनोकणों प्रदान करते हैं । प्रकाश की यह नियंत्रणशीलता नैनोस्केल पर घटना प्रकाश के प्रकाश फंसाने को बढ़ाने और सतह के अवशोषण में वृद्धि करने की संभावना प्रदान करता है । इन समान गुणों के आधार पर और या तो एक चुंबकीय और एक गैर चुंबकीय राज्य में नैनोकणों की क्षमता होने, वैज्ञानिकों को भी उच्च घनत्व डिजिटल डेटा भंडारण के लिए एक नया मंच को परिभाषित कर रहे हैं । इन आवेदनों में से प्रत्येक में, यह महत्वपूर्ण है कि एक बड़े क्षेत्र और सस्ती nanofabrication तकनीक विकसित की है कि नैनोपैर्टिकल आकार, रिक्ति, और आकार के नियंत्रण के लिए अनुमति देता है ।
नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए उपलब्ध तकनीकों ज्यादातर नैनोस्केल लिथोग्राफी पर आधारित हैं, जो महत्वपूर्ण मापनीयता और लागत मुद्दों है. वहां कई अलग अध्ययन है कि इन तकनीकों के मापनीयता समस्या का पता करने का प्रयास किया है, लेकिन आज तक, कोई प्रक्रिया मौजूद है कि नियंत्रण के स्तर नैनोपैर्टिकल निर्माण के लिए आवश्यक प्रदान करता है और लागत और समय के लिए पर्याप्त प्रभावी है औद्योगिक अनुप्रयोगों में दत्तक ग्रहण6,7,8,9,10,11. हाल के कुछ शोध प्रयासों स्पंदित लेजर से प्रेरित विक्लेदन (plid) और टेम्पलेट ठोस राज्य विक्लेदन12,13,14, लेकिन वे अभी भी महत्वपूर्ण है की controllability सुधार लिथोग्राफी कदम और इस प्रकार मापनीयता समस्या ।
इस पांडुलिपि में, हम एक nanofabrication विधि है कि इस मापनीयता और लागत मुद्दा है कि गोद लेने और व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोगों में नैनोपैर्टिकल फिल्मों के उपयोग से ग्रस्त है संबोधित करेंगे के प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । इस प्रसंस्करण विधि का निर्माण किया नैनोलेख आकार पर नियंत्रण की अनुमति देता है और सतह ऊर्जा जो स्वयं को निर्देशित नैनोकणों का गठन से छेड़छाड़ करके रिक्ति । यहां, हम इस तकनीक का उपयोग एक पतली सोने की फिल्म का उपयोग करने के लिए सोने के नैनोकणों का उत्पादन प्रदर्शन, लेकिन हम हाल ही में इस विधि का एक थोड़ा अलग संस्करण एक निकल फिल्म का उपयोग कर प्रकाशित किया है और इस तरह इस तकनीक को किसी भी वांछित धातु के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है । इस विधि के लक्ष्य के लिए नैनोपैर्टिकल फिल्मों का उत्पादन है, जबकि लागत और प्रक्रिया की जटिलता को कम करने और इस प्रकार हम अपने पिछले दृष्टिकोण है, जो परमाणु परत बयान और एक Ni-एल्युमिना प्रणाली पर नैनोपैर्टिकल लेजर विकिरण का इस्तेमाल संशोधित किया है और जगह उन्हें शारीरिक वाष्प जमाव और एक गर्म थाली के साथ । एक नी एल्यूमिना प्रणाली पर हमारे काम का परिणाम भी15विक्लेदन के बाद सतह के आकारिकी पर नियंत्रण का एक स्वीकार्य स्तर दिखाया ।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल नियंत्रणीय विशेषताओं के साथ बड़े क्षेत्रों पर एक सब्सट्रेट पर नैनोकणों के उत्पादन के लिए एक व्यवहार्य और आसान प्रक्रिया के लिए एक नैनो विनिर्माण प्रक्रिया है । विक्लेदन घटना है, जो कणों के ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम SEM परिणाम के लिए यूटा राज्य विश्वविद्यालय में माइक्रोस्कोपी कोर सुविधा से समर्थन स्वीकार करते हैं । हम भी राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (पुरस्कार #162344) डीसी मैग्नेट्रॉन sputtering प्रणाली के लिए स्वीकार करते हैं, राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (पुरस्कार #133792) के लिए (क्षेत्र इलेक्ट्रॉन और आयन) फी क्वांटा ६५०, और ऊर्जा विभाग, परमाणु ऊर्जा विश्वविद्यालय कार्यक्रम फी नोवा nanolab ६०० के लिए ।
Materials
| 100 nm SiO2/Si Substrate | University Wafer | Thermal Oxide Wafer | |
| Alumina Sputter Target (99.5%) | Kurt J. Lesker | Alumina Target | |
| Gold Wire (99.99%) | Kurt J. Lesker | Gold Wire | |
| H2O2 | Sigma-Aldrich | ||
| Hot Plate | Thermo Scientific | Cimarec | |
| NH4OH | Sigma-Aldrich | ||
| Scanning Electron Microscope | FEI | Quanta 650 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova Nanolab 600 | |
| Sputter Deposition System | AJA International | Orion-5 | |
| Thermal Evaporator | Edwards | 360 |
References
- Pillai, S., Catchpole, K. R., Trupke, T., Green, M. A. Surface plasmon enhanced silicon solar cells. Journal of Applied Physics. 101 (9), 093105 (2007).
- Ding, B., Lee, B. J., Yang, M., Jung, H. S., Lee, J. -. K. Surface-Plasmon Assisted Energy Conversion in Dye-Sensitized Solar Cells. Advanced Energy Materials. 1 (3), 415-421 (2011).
- Tehrani, S., Chen, E., Durlam, M., DeHerrera, M., Slaughter, J. M., Shi, J., Kerszykowski, G. High density submicron magnetoresistive random access memory (invited). Journal of Applied Physics. 85 (8), 5822-5827 (1999).
- Ross, C. A., et al. Fabrication of patterned media for high density magnetic storage. Journal of Vacuum Science & Technology B. 17, 3168 (1999).
- Gu, M., Zhang, Q., Lamon, S. Nanomaterials for optical data storage. Nature Reviews Materials. 1, 16070 (2016).
- Mock, J. J., Barbic, M., Smith, D. R., Schultz, D. A., Schultz, S. Shape effects in plasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles. The Journal of Chemical Physics. 116 (15), 6755-6759 (2002).
- Su, K. -. H. A., et al. Interparticle Coupling Effects on Plasmon. Resonances of Nanogold Particles, Nano Letters. 3 (8), 1087-1090 (2003).
- Lee, K., El-Sayed, M. A. Gold and Silver Nanoparticles in Sensing and Imaging: Sensitivity of Plasmon Response to Size, Shape, and Metal Composition. The Journal of Physical Chemistry B. 110 (39), 19220-19225 (2006).
- Grzelczak, M., Prez-Juste, J., Mulvaney, P., Liz-Marzn, L. M. Shape control in gold nanoparticle synthesis. Chemical Society Reviews. 37 (9), 1783-1791 (2008).
- Ye, J., Thompson, C. Templated Solid-State Dewetting to Controllably Produce Complex Patterns. Advanced Materials. 23 (13), 1567-1571 (2011).
- Huang, J., Kim, F., Tao, A., Connor, S., Yang, P. Spontaneous formation of nanoparticle stripe patterns through dewetting. Nature Materials. 4, 896-900 (2005).
- Hughes, R. A., Menumerov, E., Neretina, S. When lithography meets self-assembly: a review of recent advances in the directed assembly of complex metal nanostructures on planar and textured surfaces. Nanotechnology. 28 (28), 282002 (2017).
- Kim, D., Giermann, A. L., Thompson, C. V. Solid-state dewetting of patterned thin films. Applied Physics Letters. 95 (25), 251903 (2009).
- Fowlkes, J. D., Doktycz, M. J., Rack, P. D. An optimized nanoparticle separator enabled by electron beam induced deposition. Nanotechnology. 21 (16), 165303 (2010).
- White, B. C. A., et al. The Effect of Different Thickness Alumina Capping Layers on the Final Morphology of Dewet Thin Ni Films. Applied Physics A. 124 (3), 233 (2018).
