Titanyum nitrat kaplı silikon substratlar üzerinde altın dendritik Nanoboya büyümesi
Summary
Bu çalışmada, titanyum nitrat/silikon substratlar üzerinde altın dendritik nano sentezleme için uygulanabilir bir prosedür sunar. Bir sentez reaksiyonu 15 dakika içinde altın dendritik nanoforests kalınlığı doğrusal olarak artar.
Abstract
Bu çalışmada, yüksek güç impuls magnetron püskürtme sistemi, silikon (si) Wafers üzerinde düz ve sağlam bir titanyum nitrür (TiN) filmi kat etmek için kullanılır ve altın hızlı ve kolay birikimi için bir fluorid destekli galvanik değiştirme reaksiyonu (FAGRR) istihdam edilir Tin/si substratlar üzerinde dendritik nanoforests (au dnfs). Tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri ve teneke/si ve au DNFs/TiN/si numunelerin enerji Dispersif X-ışını spektroskopisi desenleri sentezleme sürecinin doğru kontrol edildiğini doğrular. Bu çalışmada reaksiyon koşullarında, au DNFs kalınlığı, reaksiyon 15 dk içinde 5,10 ± 0,20 μm doğrusal olarak artar. Bu nedenle, istihdam sentezi prosedürü au DNFs/TiN/si kompozitler hazırlamak için basit ve hızlı bir yaklaşımdır.
Introduction
Altın nanopartiküller karakteristik optik özelliklere sahiptir ve nano maddeler1,2,3,4boyutuna ve şekline bağlı olarak lokalize yüzey plasmon rezonansları (lsprs) vardır. Dahası, altın nanopartiküller plasmonik Fotokatalitik reaksiyonları önemli ölçüde artırabilir5. Altın nanopartikülleri kullanarak yığılmış dendritic nanoforests dikkat çekici spesifik yüzey alanları ve sağlam LSPR geliştirme6,7,8,9 nedeniyle önemli önem aldık ,10,11,12,13.
TiN son derece sert bir seramik malzemedir ve dikkat çekici termal, kimyasal ve mekanik stabiliteye sahiptir. Tin farklı optik özelliklere sahiptir ve görünür-to-yakın-kızılötesi ışık ile Plazmonik uygulamalar için kullanılabilir14,15. Araştırma, Tin ‘in, au nanoyapıların16‘ ya benzer elektromanyetik alan geliştirmeleri üretebilir olduğunu göstermiştir. Uygulama için kalay substrat üzerinde bakır17 veya gümüş18,19,20 birikimi gösterildi. Ancak uygulamalar için au/TiN kompozit malzemelerinde birkaç çalışma yapılmıştır. Shiao ve ark. Geçenlerde fotoelektrokimyasal hücreler için au DNFs/TiN kompozitlerin potansiyel uygulamaları göstermiştir21 ve kimyasal bozulma22.
Au, bir FAGRR23kullanarak bir kalay substrat üzerinde sentezlenmiş olabilir. TiN ‘de au DNFs ‘in biriktirme durumu uygulamaların performansında çok önemlidir. Bu çalışmada bir kalay kaplı si substrat üzerinde au DNFs büyümesini inceler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, birden fazla şube boyutuna sahip au DNFs, FAGRR kullanılarak TiN/si yüzeyinde süslenmiştir. Au DNFs ‘nin birikimi doğrudan renkli önemli bir değişiklik ile tespit edilebilir. IR/si üzerinde au DNFs kalınlığı 15 dakika içinde 5,10 ± 0,20 μm ‘ ye yükseldi ve bu kalınlıkta artış aşağıdaki doğrusal denklem kullanılarak ifade edilebilir: y = 0,296t + 0,649, saat 1 ila 15 dakika arasında farklılık gösteren.
FAGRR ‘de metal biriktirme,…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu iş bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Tayvan, sözleşme numaraları en 105-2221-E-492-003-MY2 ve en 107-2622-E-239-002-CC3 tarafından desteklenmektedir.
Materials
| Acetone | Dinhaw Enterprise Co. Ltd.,Taipei, Taiwan | ||
| Isopropanol | Echo Chemical Co. Ltd., Miaoli, Taiwan | TG-078-000000-75NL | |
| Buffered Oxide Etch | Uni-onward Corp., Hsinchu, Taiwan | UR-BOE-1EA | |
| Chloroauric Acid | Alfa Aesar., Heysham, United Kingdom | 36400.03 | |
| N-Type Silicon Wafer | Summit-Tech Company, Hsinchu, Taiwan | ||
| High-Power Impulse Magnetron Sputtering System (HiPIMS) | Melec GmbH, Germany | SPIK2000A | |
| Scanning Electron Microscope (SEM) | JEOL, Japan | JSM-7800F | |
| Ion Sputter Coater | Hitachi, Japan | E-1030 | |
| X-Ray Diffractometer (XRD) | PANalytical, The Netherlands | X'Pert PRO MRD |
Riferimenti
- Nehl, C. L., Hafner, J. H. Shape-dependent plasmon resonances of gold nanoparticles. Journal of Materials Chemistry. 18 (21), 2415-2419 (2008).
- Auguié, B., Barnes, W. L. Collective resonances in gold nanoparticle arrays. Physical Review Letters. 101 (14), 143902 (2008).
- Sakai, N., Fujiwara, Y., Arai, M., Yu, K., Tatsuma, T. Electrodeposition of gold nanoparticles on ITO: Control of morphology and plasmon resonance-based absorption and scattering. Journal of Electroanalytical Chemistry. 628 (1-2), 7-15 (2009).
- Shiao, M. H., Lai, C. P., Liao, B. H., Lin, Y. S. Effect of photoillumination on gold-nanoparticle-assisted chemical etching of silicon. Journal of Nanomaterials. 2018, 5479605 (2018).
- 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. Separation and Purification Technology. 171, 62-68 (2016).
- Huang, T., Meng, F., Qi, L. Controlled synthesis of dendritic gold nanostructures assisted by supramolecular complexes of surfactant with cyclodextrin. Langmuir. 26 (10), 7582-7589 (2009).
- Lahiri, A., Wen, R., Kuimalee, S., Kobayashi, S. I., Park, H. One-step growth of needle and dendritic gold nanostructures on silicon for surface enhanced Raman scattering. CrystEngComm. 14 (4), 1241-1246 (2012).
- Lahiri, A., Wen, R., Kobayashi, S. I., Wang, P., Fang, Y. Unique and unusual pattern demonstrating the crystal growth through bubble formation. Crystal Growth & Design. 12 (3), 1666-1670 (2012).
- Lahiri, A., et al. Photo-assisted control of gold and silver nanostructures on silicon and its SERRS effect. Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (27), 275303 (2013).
- Lv, Z. Y., et al. Facile and controlled electrochemical route to three-dimensional hierarchical dendritic gold nanostructures. Electrochimica Acta. 109, 136-144 (2013).
- Dutta, S., et al. Mesoporous gold and palladium nanoleaves from liquid–liquid interface: enhanced catalytic activity of the palladium analogue toward hydrazine-assisted room-temperature 4-nitrophenol reduction. ACS Applied Materials & Interfaces. 6 (12), 9134-9143 (2014).
- Lin, C. T., et al. Rapid fabrication of three-dimensional gold dendritic nanoforests for visible light-enhanced methanol oxidation. Electrochimica Acta. 192, 15-21 (2016).
- Lahiri, A., Kobayashi, S. I. Electroless deposition of gold on silicon and its potential applications. Surface Engineering. 32 (5), 321-337 (2016).
- White, N., et al. Surface/interface analysis and optical properties of RF sputter-deposited nanocrystalline titanium nitride thin films. Applied Surface Science. 292, 74-85 (2014).
- Zhao, J., et al. Surface enhanced Raman scattering substrates based on titanium nitride nanorods. Optical Materials. 47, 219-224 (2015).
- Lorite, I., Serrano, A., Schwartzberg, A., Bueno, J., Costa-Krämer, J. L. Surface enhanced Raman spectroscopy by titanium nitride non-continuous thin films. Thin Solid Films. 531, 144-146 (2013).
- O’Kelly, J. P., et al. Room temperature electroless plating copper seed layer process for damascene interlevel metal structures. Microelectronic Engineering. 50 (1), 473-479 (2000).
- Cesiulis, H., Ziomek-Moroz, M. Electrocrystallization and electrodeposition of silver on titanium nitride. Journal of Applied Electrochemistry. 30 (11), 1261-1268 (2000).
- Wu, Y., Chen, W. C., Fong, H. P., Wan, C. C., Wang, Y. Y. Displacement reactions between metal ions and nitride barrier layer/silicon substrate. Journal of the Electrochemical Society. 149 (5), G309-G317 (2002).
- Koo, H. C., Ahn, E. J., Kim, J. J. Direct-electroplating of Ag on pretreated TiN surfaces. Journal of the Electrochemical Society. 155 (1), D10-D13 (2008).
- Shiao, M. H., et al. Novel gold dendritic nanoflowers deposited on titanium nitride for photoelectrochemical cells. Journal of Solid State Electrochemistry. 22 (10), 3077-3084 (2018).
- Shiao, M. H., Lin, C. T., Zeng, J. J., Lin, Y. S. Novel gold dendritic nanoforests combined with titanium nitride for visible-light-enhanced chemical degradation. Nanomaterials. 8 (5), 282 (2018).
- Carraro, C., Maboudian, R., Magagnin, L. Metallization and nanostructuring of semiconductor surfaces by galvanic displacement processes. Surface Science Reports. 62 (12), 499-525 (2007).
