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방법 논문

흐름 기반 Dielectrophoresis: 고성능 솔루션 처리 나노와이어 소자의 제조에 대 한 낮은 비용 방법

7.5K 조회수

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DOI:

10.3791/56408

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2017년 12월 7일

이 논문에서

요약

이 종이, 흐름 보조 dielectrophoresis에 대 한 설명에 자기 조립의 나노와이어 장치. 실리콘 나노와이어 필드 효과 트랜지스터의 제조는 예를 들어 표시 됩니다.

초록

흐름 기반 dielectrophoresis (DEP)는 효율적인 자기 조립 방법에서 제어 하 고 재현할 수 위치, 맞춤 및 나노 와이어의 선택 이다. DEP은 나노와이어 분석, 특성, 그리고 솔루션 기반 반도체 소자의 제조에 사용 됩니다. 방법은 금속 전극 사이 교체 전기 분야를 적용 하 여 작동 합니다. 나노와이어 배합 중력을 사용 하 여 배합의 흐름을 만드는 경사 표면에 있는 전극에 다음 삭제 됩니다. 나노 와이어 다음 그라데이션 전기 분야 그리고 액체 흐름의 방향에 따라 정렬합니다. 낮은 트랩 밀도와 우수한 전도성 나노 와이어를 선택 하는 필드의 주파수를 조정할 수 있습니다.

이 작품에서 흐름 기반 DEP 나노와이어 필드 효과 트랜지스터를 만드는 데 사용 됩니다. 흐름 기반 DEP는 여러 가지 이점이 있다: 그것은 허용 한다 나노와이어의 전기적 특성; 나노와이어 길이;의 제어 특정 지역; 나노 와이어의 배치 나노 와이어;의 방향 제어 및 제어 장치에 나노와이어 밀도 의입니다.

기술 가스 센서 및 전자 레인지 스위치와 같은 다른 많은 응용 프로그램을 확장할 수 있습니다. 기술은 효율적, 빠르고, 재현성, 이며 소설 nanomaterials의 테스트에 이상적 묽 게 한 해결책의 최소 금액을 사용 하 여. 나노와이어 소자의 웨이퍼 규모 조립 또한 얻을 수 있습니다이 기술을 사용 하 여 테스트용 샘플의 많은 수를 수 있도록 큰 지역 전자 응용 프로그램.

서론

미리 정의 된 기판 위치에 나노 입자의 제어 및 재현성 어셈블리 솔루션 처리 전자 및 광학 장치에서 반도체 또는 실시 나노 입자를 활용 하 여 주요 과제 중 하나입니다. 고성능 장치에 대 한 그것은 또한 매우 도움이 우선 크기, 그리고 특정 전자 속성을 포함 하 여, 예를 들어, 높은 전도도 및 표면 트랩의 낮은 밀도와 나노 입자를 선택할 수 있습니다. 포함 한 나노와이어, 나노튜브, 나노 성장에 있는 뜻깊은 진도도 불구 하 고 일부 유사 나노 속성은 항상 존재, 그리고 선택 단계 크게1 나노 기반 장치 성능 향상 ,2.

이 작품에서 보여준 흐름 기반 DEP 방법의 목적은 고성능 나노와이어 필드 효과 트랜지스터 금속 접촉에 제어 반도체 나노 와이어 어셈블리를 표시 하 여 위의 문제를 해결 하기. DEP의 나노와이어 장치 제조 나노 와이어, 나노 와이어의 정렬/방향 및 원하는 속성을 통해 DEP 신호 주파수 선택1나노 와이어의 선택의 위치를 포함 하 여 한 번에 여러 가지 문제를 해결 합니다. 가스 센서3, 트랜지스터

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프로토콜

주의: 모든 절차 하지 않는 한 달리 명시 된 일어나는 클린 룸 환경 및 위험 평가에 안전을 보장 하기 위해 나노 와이어 및 화학 처리 하는 동안 완료 되었습니다. 나노 소재 건강 영향으로는 아직 알 수 있고 적절 한 처리 되어야 한다 그래서21돌 수 있습니다.

참고: 프로세스 DEP 연락처를 정의 하는 첫 번째 평판과 금속 증 착 단계 다음 기판의 준비로 시작 합니다. 나노 와이어 다음 DEP를 통해 조립 되 고 입금 나노 와이어 최고 연락처 추가 옵션 photolithographic 및 금속 증 착 단계를 수행할 수 있습니다. 나노와이어 트랜지스터 소자 전류-전압 특성 다음 반도체 특성화 키트를 사용 하 여 측정 됩니다.

1입니다. 기판의 준비

  1. 적당 한 크기, 예를 들어, 2.5 c m2으로 핑된 n 형 실리콘/실리콘 이산화 웨이퍼를 잘라.
  2. 절단, 동안 웨이퍼의 위쪽 표면 하지만 진 또는 긁힌 확인 합니다.
  3. 다이아몬드 선 침 한 컷을 만들기 위해 하나의 연속 동작에 표면에 걸쳐 실행 합니다.
  4. 컷에 따라 웨이퍼를 분할.
  5. 기판 ....

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결과

깨끗 한에서 bilayer 사진 평판 결과 급격히 전극 정의. 예제 (그림 1A)에서 간 digitated 손가락 구조는 10 µ m의 채널 길이 함께 사용 되었다. 이러한 구조는 DEP 힘이 적용 될 때 나노 와이어의 최대 수를 큰 영역을 수 있습니다. 그림 1B 하단 게이트 나노와이어 FET 소자의 회로도 보여준다.

잘못 된 나노와이어 분산 농도 뿐만 아니라 부족 쥡니다 그림 2A에 표시 된 나노 와이어의 캐스팅 드롭 예제와 함께 품질이 분산에 발생할 수 있습니다 및 그림 2B, 상당한 양의 나노와이어 묶습니다. 또한.......

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토론

성공적인 제조 및 소자의 성능을 여러 가지 요인에 따라 달라 집니다. 이러한 배합, 용 매, DEP, 주파수 및 장치 전극1에 현재 나노 와이어의 수의 제어의 선택에 나노와이어 밀도 및 유통 포함 됩니다.

반복 작업 장치 달성 중요 한 단계 중 하나는 클러스터 또는 덩어리 없이 나노와이어 정립의 준비 합니다. 정립은 DEP 덩어리의 수를 줄이기 위해 및 나노와이어 분산을 유지 하기 전에 sonicated 수 있습니다. 한번 솔루션의 밀도 만든 수 있습니다 제어 하기 어려운 경우에 특히 나노 와이어 응고 덜 빽빽한 공식으로 이어질 수 있는 것. 그러나 계면 활성 제는 더를 만드는 데 사용할 수 있는 계면 활성 제 장치 성능의 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다 배합, 분산.

그림 2A 덩어리의 상당수와 드롭 캐스트 입금 나노 와이어의 예가.......

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공개 사항

저자는 관심의 없습니다 충돌을 확인 합니다.

감사의 글

저자는 재정 지원과 교수 브라이언 A. Korgel ESPRC 및 배 시스템 및이 작업에 사용 되는 실리콘 나노 와이어를 성장 하는 SFLS의 공급에 대 한 그의 그룹을 감사 하 고 싶습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
실리콘/이산화규소 웨이퍼, CZ 법 성장, 직경 100mm,  300nm 산화물 열 성장,  n-도핑된 인Si-Mat(실리콘 재료)-http://si-mat.com/
아세톤(200ml)시그마 알드리치W332615-
이소프로판올(200ml)시그마 알드리치W292907-
탈이온수(150ml)현장 공급--
포토레지스트 (A) SF6 PMGI 언더 에치 포토레싯 (샘플당 약 1 ml)Microchem -http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf
포토레지스트 (B) S1805 포토레시트) (샘플당 약 1 ml)Microchem -http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf
포토레지스트 개발자 Microposit  MF319  (100ml)마이크로켐 -http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf
포토레지스트 제거제 Microposit 제거제 1165 (300ml (2 baths 각 150개))Microchem -http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf

참고문헌

  1. Constantinou, M., Rigas, G. P., et al. Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock. ACS Nano. , (2016).
  2. Constantinou, M., Hoettges, K. F., et al. Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system. App. Phy. Lett. 110 (13), ....

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재인쇄 및 허가

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