Geniş bir alan Nanofabrication çok Millî olan Dewetting üzerinden kontrol edilebilir ve özelleştirilebilir altın nano tanecikleri ve substrat tabanlı
Summary
Bu protokole göre geniş alanlar üzerinde kontrol edilebilir ve özelleştirilebilir nanopartikül filmler yapmak için kullanılan yeni bir nano-imalat tekniği detayları kaplama metal filmleri dewetting, kendinden montajlı.
Abstract
Gelişmiş enerji dönüşüm verimliliği, geliştirilmiş optik cihaz performansı ve yüksek yoğunluklu veri depolama için metalik nanopartikül kullanımı son bilimsel gelişmeler sağlayacağı endüstriyel kullanım göstermiştir uygulamaları. Bu uygulamalar nanopartikül boyut, Aralık ve bazen şekil üzerinde kesin denetim gerektirir. Bu gereksinimleri zaman kullanımıyla sonuçlanan ve böylece endüstriyel uygulama geçiş gerçekçi hale nano tanecikleri, üretmek için yoğun işlem adımları maliyet. Bu iletişim kuralı nanopartikül filmleri büyük alan üretimi için ölçeklenebilen ve uygun maliyetli bir yöntem geliştirilmiş nanopartikül denetimle sağlayarak bu sorunu güncel teknikler karşılaştırıldığında çözümler. Bu makalede, süreci ile altın gösterilecektir, ama diğer metaller de kullanılabilir.
Introduction
Büyük alanlı nanopartikül film imalat kritik Plazmonik nano tanecikleri1,2, kullanımı ile son teknolojik gelişmeler güneş enerji dönüşümü ve yüksek yoğunluklu veri depolama kabulü için önemlidir 3 , 4 , 5. bazı işlemek ve Nano ışıkta denetlemek için bu nano tanecikleri alabilmeniz Plazmonik bu nano tanecikleri manyetik özellikleri ilginç bir şekilde, öyle. Bu kontrol edilebilirlik ışık Nano, olay ışık ışık tuzak geliştirmek ve yüzey absorptivity artırmak imkanı sağlar. Bu aynı özelliklere dayalı ve nano tanecikleri birinde bir manyetik ve manyetik olmayan devlet sahip olma yeteneği olan, bilim adamları da yüksek yoğunluklu dijital veri depolama için yeni bir platform tanımlıyoruz. Her bu uygulamalar, bu önemlidir bu büyük alan ve uygun fiyatlı nanofabrication tekniği nanopartikül boyut, Aralık ve şekil kontrolünü sağlayan gelişmiş olduğunu.
Nano tanecikleri üretmek için kullanılabilir teknikleri çoğunlukla önemli ölçeklenebilirlik ve sorunları mal Nano litografi üzerinde temel alır. Bu tekniklerin ama bugüne ölçeklenebilirlik sorunla ilgili olarak çalıştınız birden çok farklı çalışma yapılmıştır, hiçbir işlem nanopartikül imalatı için gerekli denetim düzeyini sağlayan ve bu maliyet ve zaman için etkili var evlat edinme endüstriyel uygulamalarda6,7,8,9,10,11. Bazı son araştırma çabalarının kontrol edilebilirlik indüklenen lazer (PLiD) dewetting ve şablonu esas alan katı hal dewetting12,13,14gelişmiş, ama hala önemli var gerekli litografi adımlar ve böylece ölçeklenebilirlik sorun.
Bu makale, evlat edinme veba vardır bu ölçeklenebilirlik ve maliyet konuyu bir nanofabrication yöntemi Protokolü ve kullanımı yaygın endüstriyel uygulamalarda nanopartikül filmlerin mevcut. Bu işleme yöntemi dikte yüzey enerjileri işleyerek aralığı ve üretilen nanopartikül boyutu üzerinde kontrol sağlar, kendinden montajlı oluşan nano tanecikleri. Burada, biz altın nano tanecikleri, üretmek için ince bir altın film kullanarak bu tekniğin kullanımı göstermek ama biz son zamanlarda bir nikel film istimal bu yöntem biraz daha farklı bir sürümü yayımlanmıştır ve böylece bu teknik-ebilmek var olmak kullanılmış ile istediğiniz herhangi bir metal. Bu yöntemin işleminin karmaşıklığını ve maliyetini en aza indirerek nanopartikül filmler üretmek için hedeftir ve böylece hangi atom katman ifade ve nanosaniye lazer ile Ni-Alümina sistemde kullanılan ve yerine önceki yaklaşımımız değiştirdiniz Onlarla fiziksel Buhar biriktirme ve sıcak bir tabak. Ni-Alümina sistemi çalışmalarımız sonucu da dewetting15sonra yüzey morfolojisi üzerindeki kabul edilebilir bir seviyeye gösterdi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokol kontrol edilebilir özelliklere sahip geniş alanlar üzerinde bir yüzey üzerinde nano tanecikleri üretmek için bir nano-üretim süreci için uygun ve kolay bir işlemdir. Parçacıklar üretim için açar, dewetting fenomen en düşük yüzey enerji elde etmek için dewetted katman eğilimi üzerinde temel alır. Denetimin boyutunu ve şeklini parçacıkların üzerine ana katman yüzey enerjileri ayarlamak için ikinci bir yüzeyde birikimi ile hedeflenmiştir ve kapatma katman üzerinde parçacıklar eğ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SEM sonuç Utah State Üniversitesi’nde mikroskobu çekirdek tesisinden desteği anıyoruz. Ayrıca DC Magnetron SAÇTIRMA sistemi, (alan elektron ve iyon) için Ulusal Bilim Vakfı (Ödülü #133792) için Ulusal Bilim Vakfı (Ödülü #162344) kabul FEI Quanta 650 ve Enerji Bakanlığı, nükleer enerji Üniversitesi FEI Nova Nanolab 600 için program.
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).
