This program has been supported by the Australian Government through the Australian Renewable Energy Agency (ARENA). Responsibility for the views, information or advice expressed herein is not accepted by the Australian Government.

1. Versuchsaufbau <ol><li> Suchen Sie einen geeigneten Abzug für die Messtechnik und keine irrelevanten Ausrüstung, um eine bessere Luftströmung zu ermöglichen und zu reduzieren laden zu entfernen. Andere als Fluorwasserstoffsäure (HF) Chemikalien im Abzug nicht mehr verwenden. </li><li> Testen Sie die Qualität des deionisierten (DI) Wasser aus dem Hahn in der Abzugshaube mit einem Leitfähigkeitsmessgerät. Sicherzustellen, dass das DI-Wasser hat eine Leitfähigkeit von höchstens 0.055 uS / cm bei einer Temperatur von 20 ° C. </li><li> Legen Sie eine Minoritätsträger-Lebensdauer-Tester in den Abzug. Schließen Sie die Kabel an einen Computer, der auf einem Tisch außerhalb des Abzugshaube befindet. </li><li> Schalten Sie den Computer ein und Lebensdauer-Tester. Öffnen Sie die Lebensdauer-Tester Datei auf dem Computer und klicken Sie auf die &quot;Maßnahme&quot; Button, um eine korrekte Kommunikation zwischen Computer und der Lebensdauer-Tester zu gewährleisten. Die Lichtquelle auf die Lebensdauer Tester sollte blinken, wenn der Computer und Tester korrekt angeschlossen sind. </li&gt; <li> Legen Sie eine Halogenlampe im Inneren der Abzugshaube. Positionieren der Lampe, so daß sie die Lebensdauer Tester Stadium, in dem die Probe angeordnet werden beleuchten. </li><li> Verbinden die Halogenlampe mit einer Energiequelle, die außerhalb der Abzugshaube angeordnet sein sollte. Wenn der Halogenlampe eingeschaltet ist, sollte seine Intensität mindestens 0,02 W / cm 2 auf die Lebensdauer Tester Bühne. </li></ol> 2. Vorbereitung des 15% HF-Lösung Hinweis: HF ist eine gefährliche chemische und müssen mit Sorgfalt behandelt werden. Es bewirkt, dass langsame, anhaltende und tiefe Schäden an den Körper nach der Exposition. HF nicht leicht die Haut verbrennen wie andere Säuren - sondern es zieht schnell in die Haut und verursacht tiefe Blasenbildung und Schäden an Knochen. Dies bedeutet, dass Knochen brüchig und Blasen als das Fluor mit Calcium reagiert. HF bindet auch mit freiem Calcium, die in Nervenregulierung und osmotischen Zelle Bilanz verwendet wird, so dass die Bindung von freiem Kalzium im Körper kann tödlich sein. Es ist wichtig, dassder Benutzer folgt Laborsicherheitsprotokolle bei Verwendung von HF, und gewährleistet sie die Lage des HF Verbandskasten und Hexafluorine (oder Calciumgluconat-Gel) kennen. <ol><li> Legen Sie ein chemisch gereinigt runde Kunststoffbehälter (H: 55 mm, D: 170 mm) in den Abzug (der gleiche wie in Abschnitt 1). Der Behälter muss einen klaren Kunststoffdeckel. Siehe Abschnitt 6 auf, wie man chemisch reinigen Sie den Behälter vor der Verwendung. </li><li> Deaktivieren Sie das Gebiet rund um den Kunststoffbehälter im Abzug, so dass die HF-Lösung kann ohne Hindernisse in der Nähe vorbereitet werden. </li><li> Übernehmen Sie alle persönliche Schutzausrüstung (PSA). </li><li> ACHTUNG: In 50 ml HF und 100 ml entionisiertem Wasser (H 2 O) in den Behälter. </li><li> ACHTUNG: In 20 ml Salzsäure (HCl), um den Behälter und mischen das H 2 O: HF: HCl-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette. Spülen Sie die Pinzette anschließend gründlich. </li><li> ACHTUNG: Setzen Sie den Deckel auf der Kunststoffbehälter und ermöglichen die solutizu 1 Stunde absetzen. Während dieser Zeit werden HF Dämpfe am Deckel kondensiert. </li><li> Angemessene Kennzeichnung den Container, und machen deutlich, dass es HF enthält. Hinweis: Die HF-Lösung wird 1-2 Monate bei starkem Einsatz dauern. Daher gibt es keine Notwendigkeit, die Lösung jedesmal, wenn eine Messung durchgeführt werden soll ersetzen. </li></ol> 3. Kalibrierung des Lifetime-Tester <ol><li> Lokalisieren mindestens 6 Siliciumscheiben bekannt Widerstand und Leitfähigkeit besitzen. Im Idealfall sollte der Widerstandsbereich von 0,1 bis 100 Ω-cm erstrecken. </li><li> Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester Kalibrierungsdatei. Geben Sie den Widerstand von jedem Wafer in der Tabelle und klicken Sie auf &quot;Update # von Wafern. </li><li> Klicken Sie auf den &quot;Get Daten &#39;in der Kalibrierungsdatei, und geben Sie die Details der Lebensdauer-Tester. </li><li> Übernehmen alle erforderlichen PPE. </li><li> ACHTUNG: Setzen Sie die Kunststoffbehälter mit der HF-Lösung auf die Lebensdauer Tester Bühne und positionieren Sie es über der Induktionsspule (blu gefüllte Kreisbereich). </li><li> Wenn Sie aufgefordert, die &quot;Luftspannung&quot; auf dem Computer zu messen, messen Sie die Spannung des HF-Lösung durch Klicken auf die Schaltfläche &quot;OK&quot;. In diesem Fall wurde die Luft durch die Leitfähigkeit der HF-Lösung ersetzt. </li><li> ACHTUNG: den Behälter mit HF von der Bühne gefüllt Entfernen Sie vorsichtig und legen Sie sie auf dem Abzug Bank. Den Deckel vorsichtig entfernen. </li><li> ACHTUNG: Wenn der Deckel von dem Behälter entfernt worden ist, Eintauchen der ersten Siliziumwafer in die HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette. Setzen Sie den Deckel wieder auf den Behälter. </li><li> ACHTUNG: Setzen Sie die Kunststoffbehälter wieder auf die Lebensdauer Tester Bühne und positionieren Sie es über der Induktionsspule. Stellen Sie sicher, die Siliziumscheibe über der Spule (blauer Kreis-Region) zentriert ist. </li><li> Wenn Sie aufgefordert, die &quot;Probenspannung&quot; auf dem Computer zu messen, klicken Sie noch einmal die Schaltfläche &#39;OK&#39;. Entfernen Sie den Behälter von der Bühne und auf dem Abzug Bank. </li><li> ACHTUNG: Vorsichtig r<html> eMove die Silizium-Wafer von der HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette und spülen Sie die Wafer in den dedizierten Spülung Bechergläser. Führen Sie eine abschließende Spülung unter fließendem Wasser in der Abzugshaube. </li><li> ACHTUNG: Setzen Sie den Deckel wieder auf den Behälter, und positionieren Sie den Behälter wieder auf die Lebensdauer Tester Bühne. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3,6 bis 3,12, bis alle Proben wurden gemessen. </li><li> Nachdem alle Proben gemessen worden sind, klicken Sie auf die Schaltfläche &quot;Fit Daten&quot; in der Kalibrierungsdatei. Dies wird eine parabolische Kurve an die gemessenen Daten passen und Kalibrierungskoeffizienten A, B und C, die spezifisch für diese Konfiguration sind. </li><li> Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester-Datei und klicken Sie auf die Registerkarte &quot;Einstellungen&quot;. Geben Sie in der neuen Kalibrierungskoeffizienten A, B und C für die HF-Setup. Speichern Sie die Datei unter einem neuen Namen. Hinweis: Die HF-Setup erfordert nur eine Kalibrierung alle 6 Monate. Daher gibt es keine Notwendigkeit, den Aufbau jeder Messung durchgeführt werden soll kalibrieren. </li></ol>jove_title &quot;&gt; 4. Wet Chemische Behandlung von Silizium-Wafern vor der Messung <ol><li> Bereiten Standard saubere 1 (SC 1). <ol><li> ACHTUNG: In einer alkalischen zugeordnet Abzugshaube, fügen Sie 185 ml Ammoniumhydroxid (NH 4 OH), um 1295 ml VE-Wasser in einem 2 l Becherglas. </li><li> Vorsicht: das Becherglas auf eine Heizplatte gegeben und das H 2 O: NH 4 OH-Lösung auf eine Temperatur von ca. 50 ° C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken. </li><li> ACHTUNG: Sobald die H 2 O: NH 4 OH-Lösung wurde eine Temperatur von ca. 50 ° C erreicht, Hinzufügen von 185 ml Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) und weiter zu erhitzen bis die Temperatur ~ 75 ° C. Dieses H 2 O: NH 4 OH: H 2 O 2 Lösung wird als SC 1 bekannt. Hinweis: SC 1 sollte täglich effektiv saubere Siliziumscheiben geändert werden. </li></ol></li><li> Bereiten Standard sauber 2 (SC 2). <ol><li> ACHTUNG: In einer Säure zugeordnet Dunstabzug,Add 185 ml HCl auf 1295 ml VE-Wasser in einem 2 l Becherglas. </li><li> ACHTUNG: Stellen Sie das Becherglas auf einer Heizplatte und erhitzen das H 2 O: HCl-Lösung auf eine Temperatur von ~ 50 ° C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken. </li><li> ACHTUNG: Nachdem die H 2 O: HCl-Lösung eine Temperatur von ca. 50 ° C erreicht, Hinzufügen von 185 ml H 2 O 2, weiter erhitzen und bis die Temperatur ~ 75 ° C. Dieses H 2 O: HCl: H 2 O 2 Lösung wird als SC 2 bekannt. Hinweis: Ändern SC 2 täglich, um effektiv saubere Siliziumwafern. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die Silizium Ätzlösung. <ol><li> In einer alkalischen zugeordnet Abzugshaube, fügen Sie 1600 ml Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) an eine chemisch saubere 2 L Becherglas. Siehe Abschnitt 6 auf, wie man chemisch reinigen das Becherglas vor der Verwendung. </li><li> Das Becherglas wird auf eine heiße Platte gegeben und das TMAH-Lösung auf eine Temperatur von ~ 856; C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken. Hinweis: Die TMAH-Lösung brauchen nicht zu ändern, bis es zu kristallisieren beginnt, das heißt, nach 1 Monat. </li></ol></li><li> Führen Sie die nasschemische Behandlung. <ol><li> Last Proben in eine Quarzschale und legen Sie sie in einem gemeinsamen HF-Lösung im Labor. Die Konzentration ist nicht kritisch. </li><li> Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. </li><li> Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo SC 1 hergestellt worden ist. Beim SC 1 wurde bei ~ 75 ° C stabilisiert, langsam tauchen Sie die Wiege der Wafer in SC 1. </li><li> Reinigen Sie die Scheiben in SC 1 für 10 min. </li><li> Nach 10 Minuten abgelaufen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer von SC 1 und spülen Sie sie mit Hilfe von drei 2 L Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt ist. Chemisch reinigen diese Bechergläser vor mit DI-Wasser füllt sie. Siehe Abschnitt 6 aufwie die Bechergläser chemisch reinigen. </li><li> Nach dem Spülen, legen Sie die Proben in einer HF-Lösung, die nur für die Zeit nach SC 1 Verarbeitung gewidmet ist. Die Konzentration ist nicht kritisch. </li><li> Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5. </li><li> Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo SC 2 vorbereitet wurde. Beim SC 2 wurde bei ~ 75 ° C stabilisiert, langsam tauchen Sie die Wiege der Wafer in SC 2. </li><li> Reinigen Sie die Scheiben in SC 2 für 10 min. </li><li> Nach 10 Minuten abgelaufen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer von SC 2 und spülen Sie sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5. Anmerkung: Die Wiege Wafer könnte in einer der Spülung Becher mit entionisiertem Wasser gefüllt bis zum folgenden Tag gelagert werden. </li><li> Nach dem Spülen, legen Sie die Proben in einer HF-Lösung, die nur für Post gewidmet istSC 2 Verarbeitung. Die Konzentration ist nicht kritisch. </li><li> Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5. </li><li> Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo die TMAH-Lösung wurde vorbereitet. Wenn die TMAH-Lösung wurde auf ~ 85 ° C stabilisiert wird, langsam tauchen die Halterung von Wafern in die TMAH-Lösung. </li><li> Ätzen der Wafer in TMAH während 5 min. Dies wird ~ 5 &amp; mgr; m von Silizium zu entfernen. </li><li> Nach 5 Minuten verstrichen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer aus der TMAH-Lösung und spülen Sie sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5. Mehr als 3 Spülgänge könnte genauso TMAH erforderlich ist sehr &quot;klebrig&quot;. </li><li> Transportieren Sie die Wiege der Wafer in DI-Wasser auf den Abzug, wo das Experiment eingerichtet wurde. Siehe Abschnitt 1.1. </li><li> Messen Sie die hergestellten Siliziumwafern innerhalb von 2 h nach step 4.4.16. </li></ol></li></ol> 5. Messverfahren <ol><li> Übernehmen alle erforderlichen PPE. </li><li> Füllen Sie zwei 2 l Kunststoffbecher mit DI-Wasser und legen Sie sie in der Abzugshaube. Diese werden zum Spülen des Siliziumproben Postmessung verwendet werden. </li><li> Zeigen Kunststoff-Pinzette in einen leeren 500 ml Kunststoffbecher und Platz im Inneren der Abzugshaube in der Nähe der Spülung Bechergläser. Diese Pinzette wird verwendet, um die Siliziumproben zu behandeln. </li><li> Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester-Datei. Stellen Sie sicher, die Datei enthält die korrekten Kalibrierungskoeffizienten für die HF-Messaufbau. Siehe Abschnitt 3. </li><li> In der Lebenszeit-Tester-Datei, wählen Sie den Modus &quot;Transient&quot;. Erfassen der Angaben des Siliziumwafers gemessen werden soll, beispielsweise Dicke, Widerstand und Dotierungsart. </li><li> ACHTUNG: Stellen Sie den Behälter (Deckel) mit HF gefüllt auf die Bühne der Lebensdauer Tester und zentrieren es über die Induktionsspule (blauer Kreis-Region). Lassen Sie die Lösung zufrieden geben1 Minute. </li><li> Auf dem Computer, klicken Sie auf den &quot;Nullinstrument&quot; Button in der Lebenszeit-Tester-Datei. Dies wird die Spannung der Lösung zu messen. Anmerkung: Mit der Zeit wird die Lösung Spannung zu verringern, weil die Zusammensetzung der Lösung mit der Zeit ändert. Unabhängig davon hat der HF-Lösung keine Verschlechterung in seinem passivierende Qualität, weshalb die Lösung für 1-2 Monate ohne Änderung verwendet werden, zeigen. </li><li> ACHTUNG: den Behälter von der Lebensdauer-Tester Stadium Entfernen Sie vorsichtig und legen Sie sie auf dem Abzug Bank. </li><li> ACHTUNG: den Deckel vorsichtig aus dem Behälter mit der HF-Lösung gefüllt. Wenn es irgendeine Kondensation auf dem Deckel, sorgfältig spülen Sie den Deckel in DI-Wasser mit dem Wasserhahn in der Abzugshaube. </li><li> ACHTUNG: die erste Silizium-Wafer in die HF-Lösung vorsichtig einzutauchen. Verwendung der Kunststoff-Pinzette, leicht nach unten drücken, auf der Siliziumscheibe zu gewährleisten, ist es auf dem Boden des Behälters sitzt. </li><li> Spülen Sie die Pinzettes und legen Sie sie zurück in den leeren 500 ml Kunststoffbecher. </li><li> ACHTUNG: Setzen Sie vorsichtig den Deckel wieder auf den Behälter und dann stellen Sie den Behälter auf die Lebensdauer Tester Bühne. Stellen Sie sicher, die Siliziumscheibe über die Induktionsspule (blauer Kreis Region) positioniert ist. </li><li> Spülen Sie und Ihre Handschuhe trocknen. Entfernen Sie vor der Inbetriebnahme des Computers. </li><li> Wenn das Fluoreszenzlicht im Abzug eingeschaltet ist, muss sie abgeschaltet werden, bevor eine Messung durchgeführt werden soll. Während der Messung wird minimale Licht erforderlich. </li><li> Schalten die Halogenlampe auf, und sicherzustellen, dass er die Beleuchtung des Siliziumwafers durch den Deckel des Kunststoffbehälters. Zeit für 1 min (die genaue Zeit nicht kritisch ist). </li><li> Während der Beleuchtungszeit, klicken Sie auf den &#39;Measure&#39; Button in der Laufzeit-Datei auf dem Computer. Ein kleines Fenster mit der Bezeichnung &quot;Taking Daten&quot; wird angezeigt. </li><li> In der &quot;Taking Daten &#39;Fenster, geben Sie einen Namen für die Datei. Unter &quot;Probenmittel &#39;select 10. </li><li> Wenn der Silizium-Wafer wurde für 1 min belichtet wurde, schalten Sie die Halogenlampe aus und klicken Sie auf die sofort &quot;Durchschnitt&quot; im Fenster &quot;Taking Daten&quot;. Die Lebensdauer Tester 10 mal blinken, und der Mittelwert der Lebensdauermessungen. ANMERKUNG: Wenn die Halogenlampe ausgeschaltet ist, wird die Passivierung der Siliziumwafer beginnen sich zu zersetzen, und daher ist es wichtig, sofort nach der Bestrahlung zu messen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. </li><li> Wenn die Mittelwertbildung abgeschlossen ist, klicken Sie auf die Schaltfläche &quot;OK&quot; im Fenster &quot;Taking Daten&quot;. </li><li> Ist eine weitere Messung erforderlich ist, wiederholen Sie die Schritte von 5,15 bis 5,18. </li><li> ACHTUNG: Sobald die Messung abgeschlossen ist, entfernen Sie den Behälter von der Lebensdauer-Tester Bühne und platzieren Sie es auf dem Abzug Bank. </li><li> ACHTUNG: den Deckel vorsichtig aus dem Behälter mit der HF-Lösung gefüllt. Wenn es irgendeine Kondensation auf den Deckel vorsichtig den Deckel gründlich in DI-Wasser mit dem Wasserhahnim Abzug. </li><li> ACHTUNG: Entfernen Sie vorsichtig die Silizium-Wafer von der HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette und spülen Sie die Wafer in den dedizierten Spülung Bechergläser. Führen Sie eine abschließende Spülung unter fließendem Wasser in der Abzugshaube. </li><li> Wenn mehrere Proben gemessen werden sollen, wiederholen Sie die Schritte von 5,10 bis 5,23. </li><li> Sobald alle Proben gemessen worden sind, sicherzustellen, dass der Deckel auf dem Behälter angeordnet und speichern die HF-Lösung in der Abzugshaube. Stellen Sie sicher, der Behälter ausreichend zu kennzeichnen. </li><li> Spülen Sie alle Becher und Pinzette und speichern sie in ihren zugewiesenen Stellen im Labor. </li><li> Lassen Sie die Lebensdauer-Tester in der Abzugshaube 1 Stunde nach Gebrauch bleiben und dann entfernen Sie sie aus der Abzugshaube. </li></ol> 6. Chemische Reinigung der Becher und Container <ol><li> In einer alkalischen zugeordnet Dunstabzug, bereiten ein SC-1-Lösung wie in den Abschnitten 4.1.1-4.1.4 beschrieben. </li><li> Chemisch reinigen Bechern und Behältern, gießen Sie den SC-1-Lösung in die Bechergläser / Behältern. Die Bechergläser can nur gereinigt eine zu einem Zeitpunkt wird. </li><li> Lassen Sie die Lösung reinigen Sie den Becher / Container für 10 min. Wenn der Becher / Behälter aus Kunststoff ist, kann sie nicht auf eine heiße Platte gesetzt werden, und daher ist die SC-1-Lösung wird in der Rein abkühlen. Dies hat keinen Einfluss auf den Reinigungsprozess. </li><li> Nach 10 Minuten, gießen Sie den SC-1-Lösung in ein anderes Becherglas / Container, wenn sie gereinigt werden auch. Ansonsten lassen Sie die SC-1-Lösung cool in einem großen Becherglas. Einmal abgekühlt, SC 1 können in den Ausguss mit fließendem Wasser gegossen werden. </li><li> Spülen SC 1 gereinigt Becher / Behälter in DI-Wasser. </li><li> In einer Säure zugewiesenen Abzugshaube, bereiten eine SC-2-Lösung wie in den Abschnitten 4.2.1-4.2.4 beschrieben. </li><li> Gießen Sie den SC 2-Lösung in das Becherglas / Behälter aus Schritt 6.5. Lassen Sie die Lösung in den Becher / Container für 10 Minuten reinigen. </li><li> Nach 10 Minuten, gießen Sie den SC 2-Lösung in ein anderes Becherglas / Container, wenn sie gereinigt werden auch. Ansonsten lassen Sie den SC 2 Lösung cool in einem großen Becherglas. Nach dem Abkühlen SC 2 t nach unten gegossen werdener mit fließendem Wasser versinken. </li><li> Spülen SC 2 gereinigt Becher / Behälter in DI-Wasser. Der Becher / Container wird nun chemisch gereinigt. </li></ol>

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Soc. 137 (6), 1887-1892 (1990).</li><li>Angermann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wet-chemical+passivation+of+atomically+flat+and+structured+silicon+substrates+for+solar+cell+application.">Wet-chemical passivation of atomically flat and structured silicon substrates for solar cell application.</a> App. Surf. Sci. 254 (12), 3615-3625 (2008).</li><li>Angermann, H., Henrion, W., Rseler, A., Rebien, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wet-chemical+passivation+of+Si(111)-+and+Si(100)-substrates.">Wet-chemical passivation of Si(111)- and Si(100)-substrates.</a> Mat. Sci. Eng. B. 73 ((1-3)), 178-183 (2000).</li><li>Bertagna, V., Plougonven, C., Rouelle, F., Chemla, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=p-+and+n-type+silicon+electrochemical+properties+in+dilute+hydrofluoric+acid+solutions.">p- and n-type silicon electrochemical properties in dilute hydrofluoric acid solutions.</a> J. Electrochem. Soc. 143 (11), 3532-3538 (1996).</li><li>Bertagna, V., Erre, R., Rouelle, F., Chemla, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+components+dependence+of+the+charge+transfer+reactions+at+the+silicon/HF+solution+interface.">Ionic components dependence of the charge transfer reactions at the silicon/HF solution interface.</a> J. Solid State Electrochem. 4 (1), 42-51 (1999).</li><li>Kolasinski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+of+Si+etching+in+fluoride+solutions.">The mechanism of Si etching in fluoride solutions.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 5 (6), 1270-1278 (2003).</li><li>Trucks, G. W., Raghavachari, K., Higashi, G. S., Chabal, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+HF+etching+of+silicon+surfaces:+A+theoretical+understanding+of+hydrogen+passivation.">Mechanism of HF etching of silicon surfaces: A theoretical understanding of hydrogen passivation.</a> Phys. Rev. Lett. 65 (4), 504-507 (1990).</li><li>Zhang, X. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemistry of silicon and its oxide. , (2001).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Die erfolgreiche Durchführung der oben beschriebenen Silicium-Volumenlebensdauermessung Technik basiert auf drei kritischen Schritte, (i) das chemische Reinigen und Ätzen der Silizium-Wafer, (ii) Eintauchen in eine 15% HF-Lösung und (iii) Beleuchtung für 1 min 17 basierend, 18,19. Ohne diesen Schritten kann der Volumenlebensdauer nicht mit Sicherheit bestimmt werden. Da die Messtechnik bei RT durchgeführt wird, ist die Oberflächenpassivierqualität sehr anfällig gegenüber ...

Hohe Lebensdauer (&gt; 1 ms) monokristallinem Silizium wird für hocheffizienten Solarzellen immer wichtiger. Das Verständnis der Rekombination Eigenschaften der eingebetteten Verunreinigungen ist und bleibt ein wichtiges Thema. Einer der am häufigsten verwendeten Techniken, um die Rekombinationsaktivität wachsenen Defekte zu prüfen ist, indem eine Photoleitfähigkeit Verfahren 1. Durch diese Technik ist es oft schwierig, vollständig getrennte Fläche aus Schütt Rekombination, wodurch es schwierig ist, die Rekombination Charakteristika wachsenen Defekte zu prüfen. Glücklicherweise gibt es mehrere dielektrische Schichten, die sehr niedrige effektive Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeiten (S eff) von &lt;5 cm / s erreichen kann und somit Oberflächenrekombination wirksam hemmen. Diese sind, Siliziumnitrid (SiNx: H) 2, Aluminiumoxid (Al 2 O 3) 3 und amorphes Silizium (a-Si: H) 4. Die Abscheidung und einTempern Temperaturen (~ 400 ° C) dieser dielektrischen Filme werden als gering eingeschätzt genug, um nicht endgültig die Rekombination Aktivität der eingewachsene Defekte zu deaktivieren. Beispiele hierfür sind die Eisen-Bor-5 und Borsauerstoff 6 Defekten. Jedoch kürzlich festgestellt, dass Leerstellen-Sauerstoff und Leerstellen-Phosphor Fehlern n -Typ Czochralski (Cz) Silizium vollständig bei Temperaturen von 250-350 ° C 7,8 deaktiviert. Ebenso ein Defekt in Floatzone (FZ) P-Typ-Silizium wurde festgestellt, bei ~ 250 ° C 9 zu deaktivieren. Daher können herkömmliche Passivierungstechniken wie Plasma verstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) und Atomlagenabscheidung (ALD) nicht geeignet zur Hemmung Oberflächenrekombination zu eingewachsenen Defekten im Volumen zu untersuchen. Weiterhin SiN x: H und a-Si: H-Schichten wurde gezeigt, Bulk-Silizium Fehlern durch Hydrierung 10,11 deaktivieren. Deshalb, um die Rekombinationsaktivität o prüfen<html> f wachsene Defekte, eine RT Oberflächenpassivierung Technik wäre ideal. Nasschemische Oberflächenpassivierung erfüllt diese Anforderung. In den 1990er Jahren Horanyi et al., Dass das Eintauchen in Silizium-Wafern Iod-ethanol (IE) Lösungen stellt ein Mittel bereit, um Silizium-Wafer zu passivieren, das Erreichen S eff &lt;10 cm / sec. 12 2007 Meier et al. Zeigten, dass Iod-Methanol (IM) Lösungen können die Oberflächenrekombination bis 7 cm / sec 13 zu verringern, während im Jahr 2009 Chhabra et al., Dass S eff von 5 cm / sec durch Eintauchen Siliziumwafer erreicht werden in Chinhydron-methanol (QM) Lösungen 14,15. Trotz der ausgezeichneten Oberflächenpassivierung von IE, IM und QM-Lösungen erreicht, liefern sie keine ausreichende Oberflächenpassivierung (S eff &lt;5 cm / sec), um die Masse Lebensdauer von hochreinem Silizium-Wafern zu messen. nt &quot;&gt; Ein anderes Mittel, um ein hohes Niveau der Oberflächenpassivierung durch Eintauchen Siliziumwafern in HF-Säure 1986, die eine Aufzeichnung niedriger S eff gezeigt erreicht wird. Der Begriff der Verwendung von HF, um Silizium-Wafer zu passivieren, wurde zuerst von Yablonavitch et al. 0,25 ± 0,5 cm / sec. 16 zwar eine ausgezeichnete Oberflächen Passivierung auf hohem spezifischen Widerstand Wafer erreicht haben wir das Verfahren als nicht reproduzierbar, so dass die Zugabe einer großen Unsicherheit der Messung der Lebensdauer. Daher, um die Unsicherheit durch die konsequente Verwirklichung begrenzen fand eine sehr niedrige S eff (~ 1 cm / sec), haben wir ein neues HF Passivierung Technik, die drei kritischen Schritte umfasst, (i) das chemische Reinigen und Ätzen von Siliciumwafern, (ii) Eintauchen in eine 15% HF-Lösung und (iii) entwickelten Beleuchtung für 1 min 17,18. Dieses Verfahren ist einfach und zeitsparend im Vergleich zum herkömmlichen PECVD und ALD-Abscheidungstechniken oben aufgeführt.

<table><tbody><tr><td>Hydrofluoric acid (48%)</td><td>Merck Millipore,&amp;nbsp; &amp;nbsp;http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334</td><td>1003340500</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid 32%, AR</td><td>ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985</td><td>107209</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Ammonia (30%) Solution AR</td><td>Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m</td><td>AA005</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Hydrogen Peroxide (30%)</td><td>Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209</td><td>1072092500</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Tetramethylammonium hydroxide (25% in H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992</td><td>5879-03</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>640 ml round plastic container</td><td>Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round</td><td></td><td>This is a good container for storing the 15% HF solution in.</td></tr><tr><td>WCT-120 lifetime tester</td><td>Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license.</td><td>Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Halogen optical lamp, ELH 300 W, 120 V</td><td>OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx</td><td>54776</td><td>Any equivalent lamp could be used.</td></tr><tr><td>Voltage power source</td><td>Home made power supply</td><td></td><td>Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps.</td></tr><tr><td>Conductivity meter</td><td>WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf</td><td>LF330</td><td></td></tr></tbody></table>

light enhanced hydrofluoric acid passivation: a sensitive technique for detecting bulk silicon defects

Ein Verfahren, um die Volumenlebensdauer (&gt; 100 &amp; mgr; s) von Silizium-Wafern durch zeitweises Erreichen einer sehr hohen Oberflächenpassivierung beim Eintauchen der Wafer in Fluorwasserstoffsäure (HF) dargestellt messen. Durch dieses Verfahren drei wesentliche Schritte sind erforderlich, um die Volumenlebensdauer zu erreichen. Erstens, vor dem Eintauchen in die Siliziumwafer HF, sie chemisch gereinigt und anschließend in 25% Tetramethylammoniumhydroxid geätzt. Zweitens werden die chemisch behandelten Wafer dann in einen großen Plastikbehälter mit einer Mischung aus HF und Salzsäure gefüllt ist, und dann über eine Induktionsspule für die Photoleitfähigkeit (PC) Messungen zentriert. Drittens, die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit zu hemmen und Messung der Volumenlebensdauer werden die Wafer bei 0,2 Sonnen für 1 min unter Verwendung einer Halogenlampe beleuchtet wird, wird das Beleuchtungs abgeschaltet und ein PC Messung erfolgt sofort. Durch dieses Verfahren können die Eigenschaften des massiven Silizium Defekte genau bestimmt werden. Pelzhinaus, es wird erwartet, dass eine empfindliche RT Oberflächenpassivierung Technik wird zwingend notwendig für die Prüfung Bulk-Silizium-Defekte werden, wenn ihre Konzentration niedrig ist (&lt;10 12 cm -3).

1A zeigt eine schematische und Figur 1b zeigt eine Fotografie des Versuchsaufbaus. Wenn ein Siliziumwafer in der HF-Lösung eingetaucht, anschließend auf die Lebensdauer Tester Tisch gelegt und eine Messung wird durchgeführt (vor der Bestrahlung), eine Lebensdauer-Kurve, die durch Oberflächenrekombination beschränkt resultieren, wie durch die blaue Dreiecke in Figur 2 gezeigt. jedoch, wenn die Probe für 1 Minute belichtet (während in HF eingetaucht) wird, wie in <...

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Light Enhanced Hydrofluoric Acid Passivation: A Sensitive Technique for Detecting Bulk Silicon Defects

Leicht verbesserte Flusssäure Passivierung: eine empfindliche Technik zum Nachweis von Bulk-Silizium-Defekte

A RT flüssige Oberflächenpassivierung Technik, um die Rekombination Aktivität von Bulk-Silizium-Defekte zu untersuchen beschrieben. Für die Technik erfolgreich ist, drei kritische Schritte erforderlich sind: (i) chemische Reinigen und Ätzen von Silizium, (ii) Eintauchen des Silizium in 15% Fluorwasserstoffsäure und (iii) Beleuchtungs für 1 min.

A procedure to measure the bulk lifetime (&#62;100 &#181;sec) of silicon wafers by temporarily attaining a very high level of surface passivation when ...

light-enhanced-hydrofluoric-acid-passivation-sensitive-technique-for

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K Aufrufe.  Australian National University.  A RT flüssige Oberflächenpassivierung Technik, um die Rekombination Aktivität von Bulk-Silizium-Defekte zu untersuchen beschrieben. Für die Technik erfolgreich ist, drei kritische Schritte erforderlich sind: (i) chemische Reinigen und Ätzen von Silizium, (ii) Eintauchen des Silizium in 15% Fluorwasserstoffsäure und (iii) Beleuchtungs für 1 min. 

Serie: Light Enhanced Hydrofluoric Acid Passivation: A Sensitive Technique for Detecting Bulk Silicon Defects

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Herstellung und Charakterisierung von Photonic Crystal Langsam Lichtwellenleitern und Hohlräume

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Forschung

Ingenieurwesen

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Monolayer Kontakt Dotierung von Silizium-Oberflächen und Nanodrähte Mit Phosphororganische Verbindungen

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications of semiconductor materials. However, it is still under debate how the defect structure determines the band structure, and therefore, the recombination behavior of electron-hole pairs responsible for the optical and electrical properties of the extended defects. The present paper is a survey of procedures for the spatially resolved investigation of structural and of physical properties of extended defects in semiconductor materials with a scanning electron microscope (SEM). Representative examples are given for crystalline silicon. The luminescence behavior of extended defects can be investigated by cathodoluminescence (CL) measurements. They are particularly valuable because spectrally and spatially resolved information can be obtained simultaneously. For silicon, with an indirect electronic band structure, CL measurements should be carried out at low temperatures down to 5 K due to the low fraction of radiative recombination processes in comparison to non-radiative transitions at room temperature. For the study of the electrical properties of extended defects, the electron beam induced current (EBIC) technique can be applied. The EBIC image reflects the local distribution of defects due to the increased charge-carrier recombination in their vicinity. The procedure for EBIC investigations is described for measurements at room temperature and at low temperatures. Internal strain fields arising from extended defects can be determined quantitatively by cross-correlation electron backscatter diffraction (ccEBSD). This method is challenging because of the necessary preparation of the sample surface and because of the quality of the diffraction patterns which are recorded during the mapping of the sample. The spatial resolution of the three experimental techniques is compared.

The optical, electrical, and structural properties of dislocations and of grain boundaries in semiconductor materials can be determined by experiments performed in a scanning electron microscope. Electron microscopy has been used to investigate cathodoluminescence, electron beam induced current, and diffraction of backscattered electrons.

Umfassende Charakterisierung von ausgedehnten Defekten in Halbleitermaterialien durch ein Rasterelektronenmikroskop

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Eine neuartige Methode für<em&gt; In Situ</em&gt; Elektromechanische Charakterisierung von nanoskaligen Proben

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Herstellung von flexiblen Bildsensor basierend auf seitliche NIPIN Fototransistoren

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery

With the advent of gene therapy, the development of an effective in vivo nucleotide-payload delivery system has become of parallel import. Fusogenic porous silicon nanoparticles (F-pSiNPs) have recently demonstrated high in vivo gene silencing efficacy due to its high oligonucleotide loading capacity and unique cellular uptake pathway that avoids endocytosis. The synthesis of F-pSiNPs is a multi-step process that includes: (1) loading and sealing of oligonucleotide payloads in the silicon pores; (2) simultaneous coating and sizing of fusogenic lipids around the porous silicon cores; and (3) conjugation of targeting peptides and washing to remove excess oligonucleotide, silicon debris, and peptide. The particle&#8217;s size uniformity is characterized by dynamic light scattering, and its core-shell structure may be verified by transmission electron microscopy. The fusogenic uptake is validated by loading a lipophilic dye, 1,1&#39;-dioctadecyl-3,3,3&#39;,3&#39;-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI), into the fusogenic lipid bilayer and treating it to cells in vitro to observe for plasma membrane staining versus endocytic localizations. The targeting and in vivo gene silencing efficacies were previously quantified in a mouse model of Staphylococcus aureus pneumonia, in which the targeting peptide is expected to help the F-pSiNPs to home to the site of infection. Beyond its application in S. aureus infection, the F-pSiNP system may be used to deliver any oligonucleotide for gene therapy of a wide range of diseases, including viral infections, cancer, and autoimmune diseases.

We demonstrate the synthesis of fusogenic porous silicon nanoparticles for effective in vitro and in vivo oligonucleotide delivery. Porous silicon nanoparticles are loaded with siRNA to form the core, which is coated by fusogenic lipids through extrusion to form the shell. Targeting moiety functionalization and particle characterization are included.

Synthese, Funktionalisierung und Charakterisierung von Fusogenic poröses Silizium-Nanopartikeln für Oligonukleotid-Lieferung

With the advent of gene therapy, the development of an effective in vivo nucleotide-payload delivery system has become of parallel import. Fusogenic ...

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping microtextures (GEMs) on them comprising cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant features. Specifically, we use SiO2/Si as the model system and share protocols for two-dimensional (2D) designing, photolithography, isotropic/anisotropic etching techniques, thermal oxide growth, piranha cleaning, and storage towards achieving those microtextures. Even though the conventional wisdom indicates that roughening intrinsically wetting surfaces (&#952;o &#60; 90&#176;) renders them even more wetting (&#952;r &#60; &#952;o &#60; 90&#176;), GEMs demonstrate liquid repellence despite the intrinsic wettability of the substrate. For instance, despite the intrinsic wettability of silica &#952;o &#8776; 40&#176; for the water/air system, and &#952;o &#8776; 20&#176; for the hexadecane/air system, GEMs comprising cavities entrap air robustly on immersion in those liquids, and the apparent contact angles for the droplets are &#952;r &#62; 90&#176;. The reentrant and doubly reentrant features in the GEMs stabilize the intruding liquid meniscus thereby trapping the liquid-solid-vapor system in metastable air-filled states (Cassie states) and delaying wetting transitions to the thermodynamically-stable fully-filled state (Wenzel state) by, for instance, hours to months. Similarly, SiO2/Si surfaces with arrays of reentrant and doubly reentrant micropillars demonstrate extremely high contact angles (&#952;r &#8776; 150&#176;&#8211;160&#176;) and low contact angle hysteresis for the probe liquids, thus characterized as superomniphobic. However, on immersion in the same liquids, those surfaces dramatically lose their superomniphobicity and get fully-filled within &#60;1 s. To address this challenge, we present protocols for hybrid designs that comprise arrays of doubly reentrant pillars surrounded by walls with doubly reentrant profiles. Indeed, hybrid microtextures entrap air on immersion in the probe liquids. To summarize, the protocols described here should enable the investigation of GEMs in the context of achieving omniphobicity without chemical coatings, such as perfluorocarbons, which might unlock the scope of inexpensive common materials for applications as omniphobic materials. Silica microtextures could also serve as templates for soft materials.

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

This work presents microfabrication protocols for achieving cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant profiles on SiO2/Si wafers using photolithography and dry etching. Resulting microtextured surfaces demonstrate remarkable liquid repellence, characterized by robust long-term entrapment of air under wetting liquids, despite the intrinsic wettability of silica.

Rendern von SiO2/Si Oberflächen Omniphobic durch Schnitzen von Gas-Entrapping Mikrotexturen bestehend reentrant und doppelt reentrant Hohlräume oder Säulen

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping ...

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is capable of direct patterning 3D micro- and nanoscale features in monocrystalline group IV (e.g., Si) and III-V (e.g., GaAs) semiconductors without the need of sacrificial templates and lithographical steps. During this process, a reusable stamp coated with a noble metal catalyst is brought in contact with a Si wafer in the presence of a hydrofluoric acid (HF) and hydrogen peroxide (H2O2) mixture, which leads to the selective etching of Si at the metal-semiconductor contact interface. In this protocol, we discuss the stamp and substrate preparation methods applied in two Mac-Imprint configurations: (1) Porous Si Mac-Imprint with a solid catalyst; and (2) Solid Si Mac-Imprint with a porous catalyst. This process is high throughput and is capable of centimeter-scale parallel patterning with sub-20 nm resolution. It also provides low defect density and large area patterning in a single operation and bypasses the need for dry etching such as deep reactive ion etching (DRIE).

A protocol for metal-assisted chemical imprinting of 3D microscale features with sub-20 nm shape accuracy into solid and porous silicon wafers is presented.

Metallgestützte elektrochemische Nanoimprintierung von porösen und festen Siliziumwafern

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of sophisticated microelectrodes with greater resolution and expanded capabilities. The progress in fabrication technology has supported the development of biomimetic electrodes, which aim to seamlessly integrate into the brain parenchyma, reduce the neuroinflammatory response observed after electrode insertion and improve the quality and longevity of electrophysiological recordings. Here we describe a protocol to employ a biomimetic approach recently classified as nano-architecture. The use of focused ion beam lithography (FIB) was utilized in this protocol to etch specific nano-architecture features into the surface of non-functional and functional single shank intracortical microelectrodes. Etching nano-architectures into the electrode surface indicated possible improvements of biocompatibility and functionality of the implanted device. One of the benefits of using FIB is the ability to etch on manufactured devices, as opposed to during the fabrication of the device, facilitating boundless possibilities to modify numerous medical devices post-manufacturing. The protocol presented herein can be optimized for various material types, nano-architecture features, and types of devices. Augmenting the surface of implanted medical devices can improve the device performance and integration into the tissue.

We have shown that the etching of nano-architecture into intracortical microelectrode devices may reduce the inflammatory response and has the potential to improve electrophysiological recordings. The methods described herein outline an approach to etch nano-architectures into the surface of non-functional and functional single shank silicon intracortical microelectrodes.

Fokussierte Ionenstrahl-Lithographie zu Etch-Nano-Architekturen in Mikroelektroden

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...

Leicht verbesserte Flusssäure Passivierung: eine empfindliche Technik zum Nachweis von Bulk-Silizium-Defekte

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