Nanoskiving으로 Nanogaps을 제조

이 절차의 전반적인 목표는 나노스 스카이빙을 사용하여 높은 종횡비, 나노 갭 전극을 제작하는 것입니다. 이것은 먼저 실리콘 웨이퍼에 얇은 금 필름을 증착하고 이를 에폭시 기판으로 이동시킴으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 금속 필름에 Alcan thiol의 자체 조립 단층을 형성하는 것입니다.

다음으로, 두 번째 금 필름이 증착됩니다. 그것은 첫 번째에 대해 상쇄됩니다. 마지막 단계는 초극절편으로 구조의 얇은 조각을 절단

사진 또는 mili 사진과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 수천 개의 나노 갭 전극을 필요에 따라 서브미터 해상도로 제작하고 클린룸이나 기존의 사진 인쇄 공정을 사용하지 않고도 임의의 기판에 배치할 수 있다는 것입니다. 나노 갭의 모양과 종횡비는 접촉 경로 정의와 같은 중간 제조 단계 없이 보호 관찰에서 직접 처리할 수 있도록 합니다. 구조물 제작을 시작하려면 기술 등급의 3인치 실리콘 웨이퍼로 시작하십시오.

공기 플라즈마 클리너에서 30초 동안 처리합니다. 다음으로, 노출 후 1시간 동안 과불소화 사인 증기에 노출시키고 원하는 길이의 와이어에 적합한 테프론 마스크를 사용하여 전처리된 웨이퍼에 금 층을 증발시킵니다. 이 실험에서 100 나노 미터의 증발 된 층의 두께는 증발이 완료된 와이어의 너비를 정의하고 전체 웨이퍼를 약 8.5 밀리리터의 에폭시 프리 폴리머로 덮습니다.

웨이퍼와 에폭시를 섭씨 60도의 오븐에 넣어 경화 후 3시간 동안 경화시키고 실온에서 샘플과 함께 실리콘 웨이퍼와 에폭시 사이의 계면에 면도날의 가장자리를 삽입합니다. 실리콘 웨이퍼에서 에폭시 층을 부드럽게 벗겨 금이 에폭시에 부착 된 상태로 유지되도록합니다. 5나노미터 미만의 간격을 만들기 위해 실리콘 웨이퍼를 깨뜨리지 않도록 주의하십시오.

원하는 갭 너비에 적합한 Alcan 디올을 선택합니다. 에탄올에 Alcan YL의 1 밀리 몰 용액을 준비합니다. 이 자체 조립 단층 용액에 에폭시의 금을 담그십시오.

질소로 퍼지된 밀폐된 챔버에 용기를 놓습니다. 하룻밤 동안 그대로 두십시오. 적어도 8 시간 후에, 닫히는 약실에서 콘테이너를 만회하고 각자 모이는 단층 해결책에서 황금 에폭시 기질을 제거하십시오.

에탄올로 헹구고 질소로 말리십시오. 그런 다음 섭씨 60도에서 2분 동안 건조시킵니다. 건조 시간이 길면 샘 층이 손상될 수 있습니다.

건조 후, 금 특징의 더 짧은 거시적 차원의 약 80%의 측면 오프셋으로 테프론 마스크를 에폭시 기판에 다시 놓고 이 실험에서 마스크를 통해 두 번째 금 층을 증발시킵니다. 두 번째 층 두께는 첫 번째 층과 동일하게 100 나노 미터입니다. 증발이 완료되면 테프론 마스크를 제거합니다.

기능이 긁히지 않도록 주의하십시오. 전체 기판을 8.5 밀리리터의 에폭시 프리 폴리머로 리드합니다. 섭씨 60도의 오븐에 넣어 3시간 동안 숙성시킵니다.

샘플이 경화되고 냉각되면 보석 세공 톱을 사용하여 4mm x 10mm 조각으로 특징을 잘라냅니다. 각각을 폴리에틸렌 관 마이크로톰 틀에 있는 별도의 우물에 넣습니다. 다음으로, 에폭시 프리 폴리머로 금형을 채웁니다.

마지막으로 섭씨 60도의 오븐에 넣어 하룻밤 동안 숙성시킵니다. 샘플을 절단하려면 폴리에틸렌 몰드에서 블록을 제거하고 샘플을 장착합니다.amp르 홀더에 넣습니다. 샘플 홀더를 트리밍 부착물에 부착하고 울트라 마이크로톰에 장착합니다.

다음으로 면도날을 에탄올로 청소합니다. 스테레오스코프 아래에서 블레이드를 검사하여 금속 파편이 없는지 확인합니다. 면도기를 사용하여 블록을 다이아몬드 나이프의 너비로 자릅니다.

사다리꼴 모양으로 울트라 마이크로톰에 유리 칼을 장착합니다. 나이프는 블록 면의 하단 가장자리와 평행하게 정렬되어야 합니다. 사전 절단을 시작하여 블록의 윗면에 매끄러운 표면을 정의합니다.

금속 구조를 제작하는 작업이 완료되면 유리 나이프를 다이아몬드 나이프로 교체하십시오. 다시 말하지만, 다이아몬드 나이프를 블록의 바닥면과 평행이 되도록 정렬합니다. 이 비디오에서 블록은 초당 1mm의 속도로 100나노미터로 절단됩니다.

이러한 섹션의 두께는 색상 참조 차트를 사용하여 확인할 수 있습니다. 전기 측정을 수행해야 하는 경우 나이프 저장소의 물 아래에 이산화규소 기판을 놓습니다. 기판을 천천히 들어 올려 물 표면에서 구조를 포함하는 에폭시 단면을 수집합니다.

기판에 대한 접착력을 향상시키기 위해 섭씨 60도에서 3시간 동안 섹션을 건조시킵니다. 전기 측정은 세척 및 건조된 에폭시 단면을 광학 현미경에 장착하는 것으로 시작되며, 내장된 금속 구조는 검은색 선으로 보이거나 직접 볼 수 있습니다. 더 두꺼운 금 구조의 경우, 와이어의 양쪽 끝에 은색 페이스트 방울을 적용하여 접촉합니다.

여기에 표시된 각 섹션에는 세 가지 다른 나노 갭 구조의 갭에 대한 주사 전자 현미경 사진이 있으며, 각각 다른 ol로 준비되었습니다. 이 이미지는 애쉬 후 촬영되었습니다. 위에서 아래로 산소 플라즈마를 가진 유기물은 각각 1개의 12 do DECANE OL, 하나의 14 tetra decane OL 및 하나의 16 HEXA decane OL을 사용하여 생성된 갭입니다.

간격은 분자의 길이가 증가함에 따라 질적으로 더 커집니다. 모든 갭이 기기의 4나노미터 분해능 한계 미만입니다. 갭 크기 증가에 대한 정량적 지원은 이 플롯의 각 구조에 대한 로그 전류 밀도 대 전압 측정에서 볼 수 있으며, 검은색 사각형은 12개의 DECANE HY 장치에 대한 데이터를 나타냅니다.

빨간색 삼각형은 14개의 테트라 10년 HY 장치용이고 파란색 원은 16개의 HEXA 10년 AL 장치용입니다. 삽입은 500 밀리 볼트에서의 전류 밀도 로그와 갭을 생성하는 데 사용되는 AL 분자의 길이를 보여줍니다. 양호한 선형 적합도는 분자 길이의 증가에 따른 전류의 기하급수적 감소에 대한 기대를 뒷받침하며 기울기는 알 지팡이를 통한 터널링의 다른 측정에 비례합니다.

이 비디오를 시청한 후에는 나노 스카이잉을 사용하여 다양한 갭 크기의 나노 갭 전극을 제작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.