Realizzazione nanogap da Nanoskiving

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di fabbricare elettrodi nano gap ad alto rapporto d'aspetto utilizzando il nanos skiving. Ciò si ottiene depositando prima un sottile film d'oro su un wafer di silicio e trasferendolo su un substrato epossidico. Il secondo passo consiste nel formare un monostrato autoassemblato di tioli Alcan sul film metallico.

Successivamente, viene depositato un secondo film d'oro. Ciò è compensato rispetto al primo. Il passaggio finale consiste nel sezionare fette sottili della struttura con un ultra microtomo.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come le fotografie fotografiche o mili, è che migliaia di elettrodi nano gap possono essere fabbricati con risoluzione inferiore al metro su richiesta e posizionati su qualsiasi substrato arbitrario senza l'uso di una camera bianca o di alcun processo fotolitografico convenzionale. La forma e il rapporto d'aspetto dei nano gap consentono di affrontarli direttamente in un periodo di prova senza fasi intermedie di fabbricazione, come la definizione dei percorsi di contatto. Per iniziare la fabbricazione di una struttura, iniziare con un wafer di silicio da tre pollici di grado tecnico.

Trattarlo in un pulitore al plasma per 30 secondi. Successivamente, esporlo a vapore sinusoidale perfluorurato per un'ora dopo l'esposizione, utilizzare una maschera di teflon appropriata alla lunghezza di filo desiderata per far evaporare uno strato d'oro sul wafer pretrattato. Lo spessore dello strato evaporato di un centinaio di nanometri in questo esperimento definisce la larghezza del filo con l'evaporazione completa, coprire l'intero wafer con circa 8,5 millilitri di prepolimero epossidico.

Mettere il wafer e la resina epossidica in un forno a 60 gradi Celsius per indurire per tre ore dopo l'indurimento e, con il campione a temperatura ambiente, inserire il bordo di una lama di rasoio all'interfaccia tra il wafer di silicone e la resina epossidica. Staccare delicatamente lo strato epossidico dal wafer di silicone in modo che l'oro rimanga attaccato alla resina epossidica. Fare attenzione a non rompere il wafer di silicio per ottenere spazi inferiori a cinque nanometri.

Scegliere un Alcandiolo appropriato per la larghezza della fessura desiderata. Preparare una soluzione millimolare di Alcan YL in etanolo. Immergi l'oro su resina epossidica in questa soluzione monostrato autoassemblante.

Posizionare il contenitore in una camera chiusa che viene spurgata con azoto. Lascialo riposare per una notte. Dopo almeno otto ore, recuperare il contenitore dalla camera chiusa e rimuovere il substrato epossidico dorato dalla soluzione monostrato autoassemblante.

Sciacquarlo con etanolo e asciugarlo con azoto. Quindi asciugarlo a 60 gradi Celsius per due minuti. Tempi di asciugatura più lunghi possono danneggiare lo strato Sam.

Dopo l'essiccazione, riposizionare la maschera in teflon sul substrato epossidico con uno scostamento laterale di circa l'80% della dimensione macroscopica più corta delle caratteristiche dell'oro che evaporano un secondo strato d'oro attraverso la maschera in questo esperimento. Lo spessore del secondo strato è lo stesso del primo strato, 100 nanometri. Una volta completata l'evaporazione, rimuovere la maschera in teflon.

Facendo attenzione a non graffiare le caratteristiche. Reed l'intero substrato in 8,5 millilitri di prepolimero epossidico. Mettilo in un forno a 60 gradi Celsius a stagionare per tre ore.

Una volta che il campione è indurito e raffreddato, utilizzare una sega da gioielliere per ritagliare le caratteristiche in pezzi di quattro millimetri per 10 millimetri. Metti ciascuno in un pozzetto separato in uno stampo per microtomo a bara di polietilene. Quindi, riempire lo stampo con prepolimero epossidico.

Infine, mettilo in un forno a 60 gradi Celsius per indurirlo durante la notte. Per sezionare un campione, rimuovere un blocco dallo stampo in polietilene e montare il campione nel portacampioni. Fissare il portacampione all'accessorio di rifilatura e montarlo nell'ultra microtomo.

Quindi, pulisci una lama di rasoio con etanolo. Ispezionare la lama sotto uno stereoscopio per assicurarsi che non siano presenti frammenti di metallo. Usa il rasoio per tagliare il blocco alla larghezza del coltello diamantato.

Di forma trapezoidale, equipaggia l'ultra microtomo con un coltello di vetro. Il coltello deve essere allineato parallelamente al bordo inferiore della faccia del blocco. Iniziare il pretaglio per definire una superficie liscia sulla faccia superiore del blocco.

Una volta terminato per fabbricare una struttura metallica, sostituire il coltello di vetro con un coltello diamantato. Ancora una volta, allineare il coltello diamantato in modo che sia parallelo alla faccia inferiore del blocco. In questo video, il blocco è sezionato a 100 nanometri a un millimetro al secondo.

Lo spessore di queste sezioni può essere verificato utilizzando tabelle di riferimento dei colori. Se devono essere effettuate misurazioni elettriche, posizionare un substrato di biossido di silicio sotto l'acqua nel serbatoio del coltello. Sollevare lentamente il substrato per raccogliere le sezioni epossidiche contenenti le strutture dalla superficie dell'acqua.

Asciugare le sezioni a 60 gradi Celsius per tre ore per migliorarne l'adesione al substrato. Le misurazioni elettriche iniziano con il montaggio delle sezioni epossidiche pulite e asciugate al microscopio ottico, le strutture metalliche incorporate saranno visibili come una linea nera o direttamente visibili. Nel caso delle strutture in oro più spesse, i contatti vengono effettuati applicando gocce di pasta d'argento sulle due estremità dei fili.

In ogni sezione mostrata qui sono presenti micrografie elettroniche a scansione delle lacune di tre diverse strutture di nano gap, ciascuna preparata con un diverso ol. Queste immagini sono state scattate dopo l'incenerimento. Le sostanze organiche con plasma di ossigeno dall'alto verso il basso sono le lacune prodotte utilizzando rispettivamente un 12 do DECANE OL, un 14 tetradecano OL e un 16 HEXA decano OL.

Gli spazi sono qualitativamente più grandi all'aumentare della lunghezza delle molecole. Tutti gli spazi vuoti sono inferiori al limite di risoluzione di quattro nanometri dello strumento. Il supporto quantitativo per l'aumento della dimensione del divario si vede nella misura della densità di corrente logaritmica rispetto alla tensione per ciascuna delle strutture in questo grafico, i quadrati neri rappresentano i dati per i dispositivi ONE 12 do DY.

I triangoli rossi sono per i dispositivi HY da 14 tetra decade e i cerchi blu per i dispositivi AL da 16 decennali HEXA. Il riquadro mostra il log della densità di corrente a 500 millivolt rispetto alla lunghezza della molecola di AL utilizzata per creare il gap. Il buon adattamento lineare supporta l'aspettativa di una diminuzione esponenziale della corrente con l'aumento della lunghezza molecolare e la pendenza è commisurata ad altre misure di tunneling attraverso al Canes.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come fabbricare elettrodi nano gap con diverse dimensioni di gap utilizzando nano skying.