צמיחה של זהב ננו יערות הדנדריטים על טיטניום Nitride-מצופה סיליקון מצעים
Summary
מחקר זה מציג הליך אפשרי עבור סינתזה זהב ננויערות הדנדריטים על טיטניום nitride/סיליקון מצעים. העובי של הננו-יערות הדנדריטים זהב מגביר ליניארי בתוך 15 דקות של תגובת סינתזה.
Abstract
במחקר זה, כוח גבוהה הדחף מגנטרון מערכת התזה משמש מעיל שטוח ומוצק טיטניום ניטריד (בדיל) סרט על הסיליקון (Si), ו התגובה פלואוריד בסיוע גלוון (fagrr) הוא מועסק עבור התצהיר המהיר והקל של זהב ננו-יערות דנדריטים (Au DNFs) על מצעים בדיל/סי. סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני (SEM) ומפזרים באנרגיה בתבניות X-ray של בדיל/סי ו-Au DNFs/בדיל/סי מאמתים כי תהליך הסינתזה נשלט באופן מדויק. תחת תנאי התגובה במחקר זה, את עובי של Au dnfs מגדיל בצורה לינארית 5.10 ± 0.20 יקרומטר בתוך 15 דקות של התגובה. לכן, הליך הסינתזה של המועסקים הוא גישה פשוטה ומהירה להכנת Au DNFs/בדיל/Si מרוכבים.
Introduction
זהב חלקיקים יש תכונות אופטיות אופייני מקומי המשטח פלשני מהדהד (lsprs), בהתאם לגודל והצורה של חלקיקים1,2,3,4. יתר על כן, חלקיקי זהב יכולים לשפר באופן משמעותי את התגובות photocatalytic5. ננו יערות דנדריטי מוערמים באמצעות חלקיקי זהב קיבלו תשומת לב ניכרת בגלל שלהם שטחים ספציפיים לציון שלהם שטח שיפור lspr חזק6,7,8,9 ,10,11,12,13.
TiN הוא חומר קרמי מאוד והוא בעל יציבות מכנית ותרמית מדהימה. TiN כולל תכונות אופטיות ייחודיות וניתן להשתמש בהן עבור יישומים פלמונית עם אור אינפרא-אדום גלוי לעין14,15. מחקרים הוכיחו כי פח יכול לייצר שיפורים אלקטרומגנטיים שדה, בדומה Au ננו מבנים16. התצהיר של נחושת17 או כסף18,19,20 על פח מצעים עבור יישומים הוכח. עם זאת, מספר מחקרים בוצעו על חומרים מרוכבים Au/TiN עבור יישומים. Shiao et al. הפגינו לאחרונה יישומים פוטנציאליים של Au DNFs/בדיל מרוכבים עבור תאים פוטואלקטרוכימי21 השפלה כימית22.
Au יכול להיות מסונתז על מצע פח באמצעות FAGRR23. תנאי התצהיר של Au DNFs על TiN הוא קריטי בביצועים של יישומים. מחקר זה בוחן את התפתחותם של Au DNFs על מצע פח מצופה Si.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, Au DNFs עם מספר גדלים של ענפים עוצבו על פני השטח של פח/סי באמצעות FAGRR. התצהיר של או-Nfs יכול להיות מזוהה ישירות על ידי שינוי משמעותי בצבע. העובי של Au dnfs על בדיל/סי עלה ל 5.10 ± 0.20 יקרומטר בתוך 15 דקות, ואת העלייה הזאת בעובי יכול להתבטא באמצעות המשוואה הליניארית הבאה: y = 0.296t + 0.649, שבו ה?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי משרד המדע והטכנולוגיה, טייוואן, תחת מספרי חוזה רוב 105-2221-E-492-003-MY2 ורוב 107-2622-E-239-002-CC3.
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 |
References
- 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).
