Crescita senza semi di bismuto Nanowire Array via Vacuum evaporazione termica

L'obiettivo generale di questa procedura sperimentale è quello di far crescere singoli nanofili di bismuto cristallino in modo scalabile attraverso l'evaporazione termica in alto vuoto. Questo metodo può essere utilizzato per sintetizzare nano aziendali di alta qualità ad alto rendimento. Il materiale è stato di grande interesse nel campo degli studi sull'elettricità semielettrica.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che non coinvolge catalizzatori o semi e che la procedura sintetica avviene in alto vuoto in modo che il nanofilo si formi in iperpurezza. Questo metodo fornisce informazioni su come la porosità su scala nanometrica induce la crescita spontanea del filo nano aziendale, ma dovrebbe essere applicabile anche ad altri sistemi con un basso punto di fusione, come l'indio e lo stagno. Per iniziare, sfiatare la camera di deposizione a pressione atmosferica e aprire la camera.

Lo sfiato viene effettuato premendo il pulsante di avvio dello sfiato del PC sull'interfaccia del software di controllo, che avvia automaticamente una sequenza che sfiata la camera alla pressione atmosferica. Al raggiungimento della pressione atmosferica. Aprire la camera tirando lo sportello di accesso anteriore.

Quindi montare una barca di evaporazione in tungsteno tra una coppia di elettrodi di evaporazione termica. Metti un grammo di pellet di bismuto nella barca di evaporazione, monta un bersaglio sputtering al vanadio sulla fonte di sputtering magnetron. Quindi, collegare i mini connettori a banana del regolatore di temperatura ad anello chiuso al passaggio elettrico del sistema di deposizione.

Per pulire i substrati di crescita con il plasma di ossigeno, posizionare i substrati di crescita in un pulitore al plasma e pompare la camera premendo il pulsante di aspirazione alla pressione di base di 10 millitorr. Aprire la valvola del gas ossigeno e introdurre l'ossigeno gassoso nella camera premendo il pulsante di accensione del gas sul pannello frontale. Regolare la portata premendo i pulsanti INCR e DECR per il controllo della portata del gas per mantenere una pressione della camera di circa 100 millitorr.

Quindi, impostare la potenza del plasma a 20 watt premendo i pulsanti INCR e DECR per il controllo dell'alimentazione e accendere il plasma premendo il pulsante RF on. Attendere cinque minuti prima di spegnere il plasma premendo il pulsante RF on. Quindi sfiatare la camera premendo il pulsante di spurgo prima di recuperare i substrati per caricare il substrato.

Innanzitutto, montare il gruppo di controllo della temperatura del substrato sul supporto del substrato. Utilizzare clip a molla per montare i substrati di crescita sopra il gruppo riscaldatore del dispositivo di raffreddamento Peltier. Quindi montare il supporto del substrato completamente assemblato nella camera di deposizione del vapore.

Con i substrati rivolti verso le fonti di deposizione, collegare i passanti elettrici al gruppo riscaldatore del raffreddatore Peltier. Chiudere l'otturatore del substrato per evitare la deposizione involontaria sul substrato. Quindi, inizia a pompare la camera di deposizione.

Il pompaggio viene effettuato premendo il pulsante di avvio del pompaggio del PC sull'interfaccia del software di controllo, che avvia automaticamente una sequenza che pompa la camera alla sua pressione di base per depositare il vanadio con una sorgente di sputtering magnetron Avvia il flusso di argon nella sorgente di sputtering. Impostare la portata tra 40 e 50 centimetri cubi standard al minuto. Regolare la velocità di rotazione delle pompe turbomolecolari per una pressione della camera da 2,5 a tre millitorr mentre la camera raggiunge gradualmente la sua pressione di stato stazionario.

Impostare i fattori di calibrazione dello spessore sulla microbilancia a cristalli di quarzo o QCM per il vanadio. La densità è di 5,96 grammi per centimetro cubo e il fattore Z è 0,530. Accendere la sorgente di sputtering CC e impostare la potenza da 200 a 250 watt senza aprire l'otturatore del substrato.

Mantieni l'origine in esecuzione per due minuti. Aprire l'otturatore del substrato per avviare la deposizione di vanadio. Nel frattempo, azzerare lo spessore accumulato del QCM.

Continuare la deposizione fino a quando non si accumula uno spessore apparente di 20 nanometri per lettura QCM. Quindi chiudere l'otturatore del substrato, ridurre gradualmente la potenza di sputtering a zero. Quindi spegnere la fonte, interrompere il flusso di argon.

Infine riportare la pompa turbomolecolare alla sua piena potenza. È molto importante che la temperatura del substrato sia mantenuta in modo stabile e preciso in questo modo, e che le linee del nano virus siano fortemente adattate dalla temperatura Per la deposizione di bismuto a temperature superiori o inferiori alla temperatura ambiente, impostare il valore desiderato sul regolatore di temperatura. Attendere fino al raggiungimento della temperatura desiderata.

Impostare i fattori di calibrazione dello spessore su QCM per il bismuto. La densità è di 9,78 grammi per centimetro cubo e il fattore Z è 0,790. Accendere l'alimentazione per evaporazione termica alla fonte di bismuto.

Quindi aumentare lentamente la potenza di riscaldamento alla barca di tungsteno fino a raggiungere la velocità di deposizione di due angstrom al secondo. Per ogni lettura QCM, azzerare lo spessore accumulato del QCM. Nel frattempo, aprire l'otturatore del substrato per avviare la deposizione di bismuto.

Continuare la deposizione fino a quando non si accumula uno spessore apparente di 50 nanometri. Quindi chiudere l'otturatore del substrato. Diminuire gradualmente la potenza di evaporazione termica fino a zero.

Spegnere la fonte. Spegnere l'alimentazione al riscaldatore termico del raffreddatore elettrico. Sfiatare la camera di deposizione a pressione atmosferica e aprire la camera.

Infine, recupera il supporto del substrato e raccogli i substrati ricoperti di nano filo di bismuto. Qui vengono presentate le immagini al microscopio elettronico a scansione trasversale o SEM del sottofondo di vanadio formato da magnetron, sputtering ed evaporazione termica. Qui. Vengono presentate immagini SEM per nanofili di bismuto formati a diverse temperature del substrato.

La struttura cristallina dei nanofili di bismuto è determinata attraverso la microscopia elettronica a trasmissione, la diffrazione elettronica ad area selettiva e gli studi di diffrazione a raggi X. L'analisi elementare mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia indica che i nanofili di bismuto non sono legati con lo strato inferiore di vanadio. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come coltivare furbescamente.

Il nano business monocristallino si usura attraverso l'evaporazione termica nell'alto vuoto Durante il tentativo di questa procedura, è importante controllare la temperatura del substrato con precisione in quanto può influenzare in modo significativo la dimensione delle nano usura. La bassa pressione di base è fondamentale anche per evitare l'ossidazione dei materiali devastati dopo il suo sviluppo. Questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori nel campo della sintesi fisica delle nanostrutture per utilizzare l'energia superficiale come forza trainante per l'alta qualità e le ipernanostrutture.