Confecção Nanogaps por Nanoskiving

Este artigo descreve a fabricação de eletricamente endereçáveis, nanofios de alto aspecto-ratio de ouro separados por intervalos de nanômetros único usando vácuo depositado alumínio e prata como camadas de espaçador de sacrifício para lacunas> 5 nm e monocamadas auto-organizadas (SAMs) de alkanedithiols para as lacunas tão pequenas quanto 1,7 nm. Nós fabricado estas nanoestruturas sem uma sala limpa, ou quaisquer processos de fotolitografia por seccionamento estruturas sanduíche de ouro, separadas por um espaçador sacrificial usando ultramicrótomo, uma forma de ponta conhecida como litografia nanoskiving. ^1-3 Este método é uma combinação da deposição de metal fino filmes e corte usando um ultramicrótomo. O principal passo na nanoskiving está cortando seções finas com um ultramicrótomo equipado com faca de diamante, que é ligado a um barco cheio de água para produzir lajes que são tão finas como ~ 30 nm. Ultramicrotomes são amplamente utilizados para a preparação de amostras finas para imagiologia óptica ou com elegerron microscopia e muitos dos mais experiência praticantes de ultramicrotomia vêm de um fundo biológico ou médico. Há vários métodos de fabricação nanogaps incluindo junções mecânicas break, ⁴ de litografia por feixe de elétrons ^5, eletroquímica ^{chapeamento, 6, 7, 8} eletromigração focada litografia por feixe de íons, ⁹ sombra de evaporação, ¹⁰ sondas de varredura e microscopia de força atômica, ¹¹ de litografia em fios , os governantes ¹² e molecular. ¹³ Todos estes métodos têm suas próprias características e aplicações, mas produzindo e dirigindo nanogaps tanto em números úteis e com um controle preciso sobre as dimensões do fosso continua a ser um desafio. Além disso, estes métodos têm elevados custos de funcionamento, que estão limitados à classe de materiais que podem sobreviver a processos de corrosão, e são limitados na resolução. Nanoskiving permite a rápida fabricação de nanofios eletricamente endereçáveis ​​com spacings de nanômetros de solteiro no bancada. Estamos interessados ​​na prototipagem rápida de nanoestruturas para a eletrônica molecular, para que os eletrodos nano-fabricados não requerem técnicas especializadas ou demorado; ¹⁴ uma vez por bloco é feita, ela pode produzir centenas de milhares de nanoestruturas, (série) em demanda. No entanto, a técnica não é limitada à SAM ou electrónica molecular e é um método geral para a preparação de um espaço entre duas nanoestruturas. Neste artigo é usar a prata, o alumínio, e SAM como camadas sacrificiais para produzir aberturas de diferentes tamanhos entre os nanofios de ouro, mas a técnica não se limita a estes materiais (ou nanofios metálicos). Os fios são de pick-and-place e são compatíveis com o alinhamento magnético, assim eles podem ser colocados em substratos arbitrárias. ¹⁵ Outra força nanoskiving é que ele proporciona o controle sobre todas as três dimensões. As dimensões das amostras são determinados pela topografia do substrato (X), oespessura do filme depositado (Y) e da espessura da laje produzido pelo ultramicrótomo (Z). Figura 1 resume o procedimento utilizado para produzir os nanofios com o espaçamento definido. Características de ouro (1-2 mm de comprimento) são depositados por meio de evaporação através de uma máscara de teflon sobre um substrato de silício. Epofix (Electron Microscopy Sciences) epoxi pré-polímero é vertida sobre toda a bolacha, que cobre as características de ouro, quando o epóxi está curada, o epoxi é separado da pastilha (isto é, através de modelo de stripping); as características do ouro permanece aderida ao epóxi . Para camadas sacrificiais metálicos, de alumínio ou de prata é evaporado com a espessura desejada através da máscara de Teflon com um deslocamento de 200-500 mM durante as características do ouro. Para a produção de sub-intervalos 5 nm, uma SAM é formada por submersão das características do ouro em uma solução etanólica a 1 mM do ditiol apropriado durante a noite. Um segundo conjunto de ouro (ou outro metal) é depositada, colocando a máscara de sombra sobre o teflonprimeira camada de características de ouro (coberto de prata, alumínio ou de um SAM) com um deslocamento de 200-500 uM no que diz respeito à primeira evaporação. Esse deslocamento eventualmente define a dimensão mais longa da abertura, e pode ser medida com precisão utilizando uma micro-régua antes de incorporar toda a estrutura em epóxi para o seccionamento. Em seguida, toda a estrutura está inserida em um bloco de epóxi, que poderia então estar pronto para o corte com o ultramicrótomo. O braço de amostra contém o bloco preparado com o avanço da faca de diamante no sentido em que os estribos que definem a espessura das placas. A secção resultante flutua na água no barco.