誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤ デバイス作製のための低コストの方法
Summary
本稿のアシストの誘電泳動を示したフローで、自己組織化ナノワイヤ デバイス。シリコン ナノワイヤ電界効果トランジスタの作製は、例として表示されます。
Abstract
流れによる誘電泳動 (DEP) は、効率的な制御の自己組織化法と再現性のある位置、配置、およびナノワイヤの選択。ナノワイヤ解析、特性評価、および半導体デバイスの作製をソリューション ベースの DEP を使用します。メソッドは、金属電極間交互になる電界を加えることによって動作します。ナノワイヤ形成は重力を使用して定式化のフローを作成する傾斜面にある電極に落ちた。ナノワイヤーは、勾配電界と液体の流れの方向に沿って配置します。優れた導電性と低いトラップ密度ナノワイヤを選択するフィールドの周波数を調整できます。
この作品で、DEP の流れによるナノワイヤ電界効果トランジスタの作成されます。DEP の流れによるいくつかの利点があります: それ選べるナノワイヤの電気的特性;ナノワイヤの長さの制御特定のエリアでナノワイヤの配置ナノワイヤー; の配向性制御ナノワイヤ デバイス密度の制御。
テクニックは、ガスセンサーやマイクロ波スイッチなど他の多くのアプリケーションに拡張できます。手法は効率的、迅速、再現できると新規ナノ材料のテストに最適希薄溶液の最小限の量を使用します。ナノワイヤ デバイスのウエハ スケール アセンブリすることもできますこのテクニックを使用して多数のサンプルのテストを可能にして大面積電子アプリケーション。
Introduction
定義済み基板位置におけるナノ粒子の制御で再現可能なアセンブリは、半導体または導電性ナノ粒子を用いた溶液プロセスによる電子・光デバイスにおける主要な課題のひとつです。高性能デバイスの優先サイズとなど、特定の電子物性、高導電性表面準位密度が低いとナノ粒子を選択できるようにする非常に有益なもです。ナノワイヤ ・ ナノチューブ材料のナノ成長で重要な進歩にもかかわらずナノ粒子特性のいくつかの変化が常に存在して選択のステップがナノ粒子ベースのデバイス パフォーマンス1 を大幅に向上することができます。 ,2。
この作品で紹介する流れ支援 DEP 方法の目的は、高性能ナノワイヤ電界効果トランジスタの金属の接触に制御可能な半導体ナノワイヤ アセンブリを示すことによって上記の課題に対処するためです。DEP は、ナノワイヤー、ナノの配置/方向と DEP 信号周波数選択1を介して所望の性質を持つナノワイヤーの選択の位置を含む単一の手順でナノワイヤ デバイス作製のいくつかの問題を解決します。DEP は、ガス センサー3トランジスタ1から及ぶ多数の他のデバイスに使用されているし、RF スイッチ4、5の分析7細菌の位置へ。
DEP は、不均一電界電極8間で自己組織化ナノワイヤにおける結果のアプリケーションを介して分極性粒子の操作です。メソッドは、細菌9,10の操作のために開発が以来、ナノワイヤー、ナノ材料の操作に拡張されています。
ナノ粒子の DEP ソリューション処理により、複数の photomasking、イオン注入、高温14、アニーリングおよびエッチングに基づく従来のトップダウン手法で大きく異なって半導体デバイス作製手順を実行します。DEP は、すでに合成されているナノ粒子を操作、低温、ボトムアップの作製手法11です。この方法は、温度に敏感な柔軟なプラスチック基板6,12,13を含むほぼすべての基板上に組み立てられる大規模なナノワイヤ デバイスをできます。
この作業の流れ支援 DEP を使用して高性能 p 型シリコン ナノワイヤ電界効果トランジスタを作製し、FET の電流-電圧特性を実施します。この作業で使用するシリコンナノ ワイヤは、スーパー液液体固体 (SFLS) 法15,16経由で栽培しています。ナノワイヤーは、意図的にドープ、長さ約 10-50 μ m、直径 30-40 nm です。SFLS 成長法は、スケーラブルなナノワイヤー材料15量業界をそれ提供していますので非常に魅力的です。提案ナノワイヤ アセンブリ方法論は InAs13SnO23, GaN18など半導体ナノワイヤー材料に直接適用されます。導電性ナノワイヤ19を整列し、ナノ粒子を電極のギャップ20にまたがって配置手法の拡張も可能します。
Protocol
Representative Results
Discussion
成功の作製とデバイスのパフォーマンスは、いくつかの要因に依存します。これらは定式化、無溶剤、DEP、回数、デバイス電極1のナノワイヤ存在数のコントロールの選択にナノワイヤ密度と分布を含めます。
再現性のある作業装置を達成する上で重要な手順の 1 つは、クラスターまたは群生せずナノワイヤの定式化の準備です。定式化は、DEP の塊の数…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、金融支援、教授ブライアン a. Korgel ESPRC および BAE システムと SFLS この作業で使用するシリコン ・ ナノワイヤを成長の供給のための彼のグループに感謝したいと思います。
Materials
| Silicon/silicon dioxide wafer, CZ method growth, 100mm diameter, 300 nm oxide thermal growth, n-doped phosphorus | Si-Mat (Silicon materials) | – | http://si-mat.com/ |
| Acetone (200ml) | Sigma Aldrich | W332615 | – |
| Isopropanol (200ml) | Sigma Aldrich | W292907 | – |
| Deionised water (150ml) | On site supply | – | – |
| Photoresist (A) SF6 PMGI under etch photoresit (approx 1 ml per sample) | Microchem | – | http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf |
| Photoresist (B) S1805 photoresit) (approx 1 ml per sample) | Microchem | – | http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf |
| Photoresist developer (A) Microposit MF319 (100ml) | Microchem | – | http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf |
| Photoresist remover (A) Microposit remover 1165 (300ml (2 baths 150 each)) | Microchem | – | http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf |
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