שטח גדול Nanofabrication מבוססת על המצע של חלקיקי זהב לשליטה, להתאמה אישית באמצעות Dewetting רצ'ט
Summary
פרוטוקול זה פרטים טכניקה ננו-ייצור חדשניים יכול לשמש כדי להפוך סרטים nanoparticle לשליטה וניתנים מעל אזורים גדולים על בסיס הרכבה עצמית של dewetting של סרטי מתכת רצ’ט.
Abstract
ההתקדמות המדעית הניצול של ננו-חלקיק מתכתי נצילות משופרת, ביצועי התקן אופטי משופר של אחסון נתונים בצפיפות גבוהה הראו את התועלת הפוטנציאלית שלהם לשימוש תעשייתי יישומים. יישומים אלה דורשים שליטה מדויקת ננו-חלקיק, ריווח, לפעמים בצורה ובגודל. דרישות אלה גרמו בשימוש של זמן, עלות עיבוד עתיר צעדים כדי לייצר חלקיקים, ובכך הופך את המעבר ליישום תעשייתי לא מציאותי. פרוטוקול זה יפתור בעיה זו על-ידי מתן שיטה מדרגיים ומשתלמים לייצור שטח גדול של ננו-חלקיק סרטים עם שליטה nanoparticle משופרת לעומת טכניקות הנוכחי. במאמר זה, התהליך תודגמנה בזהב, אבל ניתן להשתמש גם מתכות אחרות.
Introduction
גדול-אזור nanoparticle הסרט פבריקציה נוספת חשובה קריטית עבור האימוץ של ההתקדמות הטכנולוגית האחרונות המרת אנרגיה סולארית, אחסון נתונים בצפיפות גבוהה עם השימוש של חלקיקים plasmonic1,2, 3 , 4 , 5. מעניין, זה תכונות מגנטיות של חלק חלקיקים plasmonic אלה, אשר לספק את היכולת לתמרן ולשלוט אור ננו חלקיקים אלה. זה בקירות וצפיות של אור מספק את האפשרות לשפר מלכוד אור של האור התקרית ב הננומטרי ולהגביר את absorptivity של פני השטח. בהתבסס על אלה המאפיינים אותו, בעל יכולת יש חלקיקים באחת magnetized ועל מצב שאינו ממוגנט, מדענים גם מגדיר פלטפורמה חדשה לאחסון נתונים דיגיטליים בצפיפות גבוהה. בכל היישומים הללו, זה קריטי זה שטח גדול וחדר nanofabrication סבירים טכניקה מפותחת המאפשרת שליטה של ננו-חלקיק, ריווח, בצורה ובגודל.
הטכניקות הזמינות כדי לייצר חלקיקים מתבססים בעיקר על ננו לליטוגרפיה, אשר יש הרחבה משמעותית ועלות בעיות. היו מספר מחקרים שונים אשר ניסו לטפל בבעיה מדרגיות של טכניקות אלה, אך נכון להיום, אין תהליך קיים מספק את רמת השליטה לצורך ייצור ננו-חלקיק, העלות והזמן מספיק יעיל אימוץ יישומים תעשייתיים6,7,8,9,10,11. נדרש קצת לאחרונה מחקר מאמצים את בקירות וצפיות של פעמו לייזר המושרה dewetting (PLiD), בתבניות של מצב מוצק dewetting12,13,14, אבל עדיין יש להם משמעותית ליתוגרפיה שלבים ולכן הבעיה מדרגיות.
כתב יד זה, אנו מציגים את הפרוטוקול של שיטת nanofabrication יטפל בבעיה זו מדרגיות ועלות שהעסיקה אימוץ ושימוש nanoparticle סרטים נפוץ יישומים תעשייתיים. שיטה זו עיבוד מאפשרת את השליטה מרווח וגודל nanoparticle המיוצר על-ידי מניפולציה האנרגיות משטח אשר מכתיבים הרכבה עצמית של חלקיקים נוצר. כאן, אנחנו מדגימים את השימוש בטכניקה זו באמצעות סרט זהב דק כדי לייצר חלקיקי זהב, אבל לאחרונה פרסמנו גרסה שונה במקצת של שיטה זו באמצעות סרט ניקל, ובכך ניתן להשתמש בטכניקה זו עם כל מתכת הרצוי. המטרה של שיטה זו היא לייצר סרטים nanoparticle תוך מזעור את העלות והמורכבות של התהליך, ולכן יש לשנות את הגישה הקודמת שלנו, אשר משמש שכבות אטומיות בודדות התצהיר והקרנה לייזר ננו על מערכת ני-אלומינה והחליפו אותם בתצהיר אדים הפיזי, צלחת חמה. התוצאה של העבודה שלנו על מערכת ני-אלומינה הראה גם רמת השליטה על המורפולוגיה של פני השטח לאחר ה-15dewetting.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול הוא תהליך ריאלי וקל עבור תהליך ננו-התעשייה לייצור חלקיקים על מצע על פני שטחים גדולים עם מאפיינים לשליטה. התופעה dewetting, מה שמוביל הייצור של חלקיקים, מבוסס על הנטייה של השכבה dewetted כדי להשיג במינימום אנרגיה משטח. השליטה הגודל והצורה של חלקיקי מכוון עם העדות של משטח השני על השכבה הראש…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו להכיר תמיכה מהמתקן Core מיקרוסקופית באוניברסיטת יוטה התוצאה SEM. אנו גם להכיר הקרן הלאומית למדע (פרס #162344) למערכת DC מגנטרון התזה, הקרן הלאומית למדע (פרס #133792) (שדה אלקטרון, יון) פיי Quanta 650, מחלקת האנרגיה, אוניברסיטת אנרגיה גרעינית תוכנית Nanolab נובה פיי 600.
Materials
| 100 nm SiO2/Si Substrate | University Wafer | Thermal Oxide Wafer | |
| Alumina Sputter Target (99.5%) | Kurt J. Lesker | Alumina Target | |
| Gold Wire (99.99%) | Kurt J. Lesker | Gold Wire | |
| H2O2 | Sigma-Aldrich | ||
| Hot Plate | Thermo Scientific | Cimarec | |
| NH4OH | Sigma-Aldrich | ||
| Scanning Electron Microscope | FEI | Quanta 650 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova Nanolab 600 | |
| Sputter Deposition System | AJA International | Orion-5 | |
| Thermal Evaporator | Edwards | 360 |
References
- Pillai, S., Catchpole, K. R., Trupke, T., Green, M. A. Surface plasmon enhanced silicon solar cells. Journal of Applied Physics. 101 (9), 093105 (2007).
- Ding, B., Lee, B. J., Yang, M., Jung, H. S., Lee, J. -. K. Surface-Plasmon Assisted Energy Conversion in Dye-Sensitized Solar Cells. Advanced Energy Materials. 1 (3), 415-421 (2011).
- Tehrani, S., Chen, E., Durlam, M., DeHerrera, M., Slaughter, J. M., Shi, J., Kerszykowski, G. High density submicron magnetoresistive random access memory (invited). Journal of Applied Physics. 85 (8), 5822-5827 (1999).
- Ross, C. A., et al. Fabrication of patterned media for high density magnetic storage. Journal of Vacuum Science & Technology B. 17, 3168 (1999).
- Gu, M., Zhang, Q., Lamon, S. Nanomaterials for optical data storage. Nature Reviews Materials. 1, 16070 (2016).
- Mock, J. J., Barbic, M., Smith, D. R., Schultz, D. A., Schultz, S. Shape effects in plasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles. The Journal of Chemical Physics. 116 (15), 6755-6759 (2002).
- Su, K. -. H. A., et al. Interparticle Coupling Effects on Plasmon. Resonances of Nanogold Particles, Nano Letters. 3 (8), 1087-1090 (2003).
- Lee, K., El-Sayed, M. A. Gold and Silver Nanoparticles in Sensing and Imaging: Sensitivity of Plasmon Response to Size, Shape, and Metal Composition. The Journal of Physical Chemistry B. 110 (39), 19220-19225 (2006).
- Grzelczak, M., Prez-Juste, J., Mulvaney, P., Liz-Marzn, L. M. Shape control in gold nanoparticle synthesis. Chemical Society Reviews. 37 (9), 1783-1791 (2008).
- Ye, J., Thompson, C. Templated Solid-State Dewetting to Controllably Produce Complex Patterns. Advanced Materials. 23 (13), 1567-1571 (2011).
- Huang, J., Kim, F., Tao, A., Connor, S., Yang, P. Spontaneous formation of nanoparticle stripe patterns through dewetting. Nature Materials. 4, 896-900 (2005).
- Hughes, R. A., Menumerov, E., Neretina, S. When lithography meets self-assembly: a review of recent advances in the directed assembly of complex metal nanostructures on planar and textured surfaces. Nanotechnology. 28 (28), 282002 (2017).
- Kim, D., Giermann, A. L., Thompson, C. V. Solid-state dewetting of patterned thin films. Applied Physics Letters. 95 (25), 251903 (2009).
- Fowlkes, J. D., Doktycz, M. J., Rack, P. D. An optimized nanoparticle separator enabled by electron beam induced deposition. Nanotechnology. 21 (16), 165303 (2010).
- White, B. C. A., et al. The Effect of Different Thickness Alumina Capping Layers on the Final Morphology of Dewet Thin Ni Films. Applied Physics A. 124 (3), 233 (2018).
