Seedless Wachstum von Wismut Nanodraht-Array über Vacuum Thermal Evaporation

Das übergeordnete Ziel dieses experimentellen Verfahrens ist es, einkristalline Wismut-Nanodrähte auf skalierbare Weise durch thermische Verdampfung im Hochvakuum zu züchten. Diese Methode kann verwendet werden, um hochwertige Business-Nanos mit hohen Ausbeuten zu synthetisieren. Das Material war im Bereich der semielektrischen Studien von großem Interesse.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie keine Katalysatoren oder Seeds verwendet und dass der Syntheseprozess im Hochvakuum stattfindet, so dass der Nanodraht als hochreiner Draht gebildet wird. Diese Methode gibt Aufschluss darüber, wie nanoskalige Porosität das spontane Wachstum von Nanodraht induziert, sollte aber auch auf andere Systeme mit niedrigem Schmelzpunkt wie Indio und Zinn anwendbar sein. Um zu beginnen, entlüften Sie die Abscheidungskammer auf Atmosphärendruck und öffnen Sie die Kammer.

Die Entlüftung erfolgt durch Drücken der Entlüftungstaste "PC starten" auf der Benutzeroberfläche der Steuerungssoftware, die automatisch eine Sequenz startet, die die Kammer auf Atmosphärendruck entlüftet. Bei Erreichen des atmosphärischen Drucks. Öffnen Sie die Kammer, indem Sie an der vorderen Zugangstür ziehen.

Montieren Sie dann ein Wolfram-Verdampfungsschiffchen zwischen einem Paar thermischer Verdampfungselektroden. Legen Sie ein Gramm Wismutpellets in das Verdampferschiffchen und montieren Sie ein Vanadium-Sputtertarget an der Magnetron-Sputterquelle. Verbinden Sie anschließend die Mini-Bananenstecker des Temperaturreglers mit geschlossenem Regelkreis mit der elektrischen Durchführung des Abscheidungssystems.

Um die Wachstumssubstrate mit Sauerstoffplasma zu reinigen, legen Sie die Wachstumssubstrate in einen Plasmareiniger und pumpen Sie die Kammer durch Drücken der Vac-Ein-Taste auf den Basisdruck von 10 Millitorr. Öffnen Sie das Sauerstoffgasventil und führen Sie Sauerstoffgas in die Kammer ein, indem Sie die Gaseinschalttaste auf der Vorderseite drücken. Stellen Sie die Durchflussmenge ein, indem Sie die Tasten INCR und DECR für die Steuerung der Gasdurchflussrate drücken, um einen Kammerdruck von etwa 100 Millitorr aufrechtzuerhalten.

Stellen Sie anschließend die Plasmaleistung auf 20 Watt ein, indem Sie die Tasten INCR und DECR drücken, um die Leistung zu steuern, und zünden Sie das Plasma, indem Sie die RF-Ein-Taste drücken. Warten Sie fünf Minuten, bevor Sie das Plasma ausschalten, indem Sie die RF-Ein-Taste drücken. Entlüften Sie dann die Kammer, indem Sie die Entlüftungstaste drücken, bevor Sie die Substrate zum Laden des Substrats entnehmen.

Montieren Sie zunächst die Substrattemperierbaugruppe am Substrathalter. Verwenden Sie Federklammern, um die Wachstumssubstrate auf der Peltier-Kühlerheizung zu montieren. Montieren Sie dann den fertig montierten Substrathalter in die Bedampfungskammer.

Verbinden Sie die elektrischen Durchführungen mit den Substraten zu den Abscheidungsquellen, und verbinden Sie die elektrischen Durchführungen mit der Peltier-Kühlerheizung. Schließen Sie den Substratverschluss, um unbeabsichtigte Ablagerungen auf dem Substrat zu vermeiden. Beginnen Sie als Nächstes mit dem Abpumpen der Abscheidungskammer.

Das Pumpen erfolgt durch Drücken der Start-PC-Pumptaste auf der Schnittstelle der Steuerungssoftware, die automatisch eine Sequenz startet, die die Kammer auf ihren Basisdruck pumpt, um Vanadium mit einer Magnetron-Sputterquelle abzuscheiden. Starten Sie den Argonfluss in der Sputterquelle. Stellen Sie die Durchflussmenge auf 40 bis 50 Normkubikzentimeter pro Minute ein. Stellen Sie die Drehzahl der Turbomolekularpumpe auf einen Kammerdruck von 2,5 bis drei Millitorr ein, während die Kammer allmählich ihren stationären Druck erreicht.

Stellen Sie die Dickenkalibrierungsfaktoren auf die Quarzkristall-Mikrowaage oder QCM für Vanadium ein. Die Dichte beträgt 5,96 Gramm pro Kubikzentimeter und der Z-Faktor 0,530. Schalten Sie die DC-Sputterquelle ein und stellen Sie die Leistung auf 200 bis 250 Watt ein, ohne den Substratverschluss zu öffnen.

Lassen Sie die Quelle zwei Minuten lang laufen. Öffnen Sie den Substratverschluss, um die Vanadiumabscheidung zu starten. Setzen Sie in der Zwischenzeit die kumulierte Dicke des QCM auf Null zurück.

Die Abscheidung wird fortgesetzt, bis eine scheinbare Dicke von 20 Nanometern pro QCM-Messwert erreicht ist. Schließen Sie dann den Substratverschluss und verringern Sie die Sputterleistung allmählich auf Null. Schalten Sie dann die Quelle aus, schalten Sie den Argonfluss ab.

Bringen Sie die Turbomolekularpumpe endlich wieder auf ihre volle Leistung. Es ist sehr wichtig, dass die Substrattemperatur so stabil und präzise gehalten wird und die Linien des Nanovirus stark auf die Temperatur zugeschnitten sind. Für die Wismutabscheidung bei Temperaturen über oder unter Raumtemperatur stellen Sie den gewünschten Wert auf den Temperaturregler ein. Warten Sie, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Legen Sie die Dickenkalibrierungsfaktoren für Wismut auf QCM fest. Die Dichte beträgt 9,78 Gramm pro Kubikzentimeter und der Z-Faktor 0,790. Schalten Sie die thermische Verdampfungsstromversorgung der Wismutquelle ein.

Erhöhen Sie dann langsam die Heizleistung des Wolframschiffchens, bis die Abscheidungsrate von zwei Ångström pro Sekunde erreicht ist. Setzen Sie pro QCM-Messwert die kumulierte Dicke des QCM auf Null zurück. Öffnen Sie in der Zwischenzeit den Substratverschluss, um die Wismutabscheidung zu starten.

Die Abscheidung wird fortgesetzt, bis eine scheinbare Dicke von 50 Nanometern erreicht ist. Schließen Sie dann den Substratverschluss. Verringern Sie die thermische Verdampfungsleistung allmählich auf Null.

Schalten Sie die Quelle aus. Schalten Sie die Stromversorgung der thermischen elektrischen Kühlheizung aus. Entlüften Sie die Abscheidungskammer auf Atmosphärendruck und öffnen Sie die Kammer.

Nehmen Sie abschließend den Substrathalter heraus und sammeln Sie die mit Wismut-Nanodraht bedeckten Substrate. Hier werden die Rasterelektronenmikroskopie-Schnittbilder oder REM-Aufnahmen von Vanadium-Underlays vorgestellt, die durch Magnetron-, Sputter- und thermische Verdampfungsmethoden gebildet werden. Hier. REM-Bilder werden für Wismut-Nanodrähte präsentiert, die bei unterschiedlichen Substrattemperaturen gebildet wurden.

Die Kristallstruktur der Wismut-Nanodrähte wird durch Transmissionselektronenmikroskopie, selektive Flächenelektronenbeugung und Röntgenbeugungsstudien bestimmt. Die Elementanalyse mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie zeigt, dass die Wismut-Nanodrähte nicht mit der Vanadium-Unterschicht legiert sind. Nachdem Du Dir dieses Video angesehen hast, solltest Du ein gutes Verständnis dafür haben, wie Du heimlich anbauen kannst.

Einkristalliner Business-Nanoverschleiß durch thermische Verdampfung im Hochvakuum Bei diesem Verfahren ist es wichtig, die Substrattemperatur genau zu kontrollieren, da sie die Dimension des Nanoverschleißes erheblich beeinflussen kann. Ein niedriger Basisdruck ist ebenfalls entscheidend, um die Oxidation der verwüsteten Materialien nach ihrer Entwicklung zu vermeiden. Diese Technik ebnete den Weg für die Forscher auf dem Gebiet der phy-Synthese von Nanostrukturen, um die Oberflächenenergie als treibende Kraft für hochwertige und Hyper-Nanostrukturen zu nutzen.