Gli autori vorrei ringraziare ESPRC e BAE systems per sostegno finanziario e il professor Brian A. Korgel e il suo gruppo per la fornitura di SFLS cresciuta nanocavi di silicio utilizzato in questo lavoro.

Attenzione: Tutte le procedure a meno che non altrimenti dichiarato hanno luogo in una camera pulita e valutazioni per ambiente e rischio sono state fatte per garantire la sicurezza nei nanofili e gestione delle sostanze chimiche. Nanomateriali abbiano una serie di implicazioni per la salute che sono come di ancora sconosciuto e quindi deve essere maneggiato con appropriata cura21.
Nota: Il processo inizia con la preparazione dei substrati, seguita dai primi passi di deposizione fotolitografia e metallo per definire i contatti di protezione esecuzione programmi. I nanofili sono poi assemblati tramite DEP e un passo ulteriore deposizione fotolitografica e metallo opzionale può essere eseguito per effettuare un deposito superiori contatti sul nanofili. Caratteristiche corrente-tensione del nanowire transistor dispositivi quindi sono misurate utilizzando un kit di caratterizzazione di semiconduttori.
1. preparazione dei substrati
<ol><li>Tagliare un wafer di biossido di silicio/silicio drogato di tipo n in formati adatti, ad esempio, 2,5 cm2.</li>
	<li>Durante il taglio, garantire la superficie superiore del wafer non è toccata o graffiata.</li>
	<li>Eseguire uno scriber diamante su tutta la superficie in un unico movimento continuo a fare un taglio.</li>
	<li>Dividere il wafer lungo il taglio.</li>
	<li>I campioni su un titolare di substrato e Sonicare per 5 min in un bagno ultrasonico al 100% di potenza (450 W), in primo luogo in acqua deionizzata, poi acetone ed infine isopropanolo (IPA). Nota: Vedi Tabella materiali per numeri CAS e fornitori.</li>
	<li>Asciugare i substrati con una pistola di azoto per rimuovere qualsiasi residuo IPA o polvere dalla superficie.</li>
	<li>Cenere del plasma negli esempi di plasma ad ossigeno a 100 W per 5 min per rimuovere eventuali residui organici.</li>
</ol>2. fotolitografia Bilayer processo per contatti
Nota: Un processo di fotolitografia doppio strato viene utilizzato per creare gli elettrodi. Il processo di fotolitografia è condotto in una sala gialla per evitare il decadimento dei materiali di photoresist.
<ol><li>Riscaldare il campione a 150 ° C per 15 min utilizzando una piastra di cottura, per eliminare l'acqua residua dalla superficie. Nota: Questo è per garantire adesione del photoresist; Tuttavia chimici primer come HMDS anche può essere utilizzato.</li>
	<li>Rimuovere il campione dalla piastra scaldante e posizionarlo su una spin coater.</li>
	<li>Utilizzando una pipetta, depositare circa 1 mL di photoresist A sulla superficie fino a coperta uniformemente l'intero campione. Nota: Vedi Tabella materiali per il photoresist esatto utilizzato.</li>
	<li>Girare il campione a 4.000 giri/min per 45 s, per produrre uno spessore di circa 250 nm. Se gli elettrodi che sono più spessi di 150 nm sono depositati, modificare questa ricetta.</li>
	<li>Rimuovere l'esempio da spin-coater e posizionarlo su una piastra riscaldante a 150 ° C per 5 min.</li>
	<li>Rimuovere l'esempio da piastra e lasciare il campione a riposare per 5 min in una scatola di umidità del 50%. Questo è per assicurare la reidratazione del photoresist22. Nota: Se l'umidità del laboratorio è supera al 50%, il campione può essere lasciato a riposare nell'aria.</li>
	<li>Posizionare il campione sulla spin coater e dispensare circa 1 mL di photoresist B sulla superficie del substrato.</li>
	<li>Girare il campione a 3.500 giri/min per 45 s, dando uno spessore di circa 500 nm.</li>
	<li>Il campione viene posto su una piastra riscaldante a 120 ° C per 2 min.</li>
	<li>Rimuovere l'esempio dalla piastra di cottura e lasciare riposare in una scatola di umidità del 50% per 5 min.</li>
	<li>Esporre l'esempio utilizzando una maschera-allineatore e fotomaschere ai raggi UV per 6.7 s per un totale di 180 mJ di esposizione. Nota: La dose di esposizione esatta potrebbe essere necessario essere regolata in funzione di un particolare modello di aligner maschera.</li>
	<li>Rimuovere l'esempio da mask-aligner e sviluppare immergendolo in sviluppatore fotoresist per 30 s. Nota: Vedi Tabella materiali per lo sviluppatore esatto.</li>
	<li>Rimuovere il campione da parte dello sviluppatore, il campione non immergere in acqua deionizzata e sciacquarlo per interrompere il processo di sviluppo.</li>
	<li>Verifica la fotolitografia utilizzando un microscopio ottico. Un polarizzatore può essere utilizzato per controllare il sottosquadro di doppio strato che dovrà presentarsi come linee deboli intorno alla scanalatura. Il tempo può essere regolato se troppo o due poco sottosquadro è raggiunto.</li>
</ol>3. deposizione di contatti metallici
Nota: Deposizione di Electron beam (E-beam) è usato per depositare gli elettrodi sul photoresist preparati. Questo processo può anche utilizzare evaporatori termici o altri tipi di tecniche di deposizione di film sottili di metallo.
<ol><li>Porre i campioni nella camera E-beam; della pompa verso il basso fino a raggiunta un alto vuoto. In questo caso, un vuoto di circa 1 x 10-6 mTorr è raggiunto.</li>
	<li>Deposito 2-6 nm di titanio che agisce come un livello di adesione seguito da 30 nm d'oro per i contatti di protezione esecuzione programmi.</li>
	<li>Rimuovere i campioni dalla camera E-beam.</li>
	<li>Eseguire la procedura di decollo rimuovendo la maggior parte del photoresist e metallo in eccesso. Questo viene fatto inserendo i campioni in un becher di photoresist remover per 15 min.</li>
	<li>Rimuovere i campioni dal becher di photoresist remover A e posto in un altro becher pulito di photoresist remover per ulteriori 15 minuti. Si tratta di impedire qualsiasi grandi particelle metalliche di depositarsi sul campione.</li>
	<li>Lift-off completa di sonicating Becher per 5 min a 50% di potenza.</li>
	<li>Rimuovere i campioni dal bagno one-by-one, garantendo per lavare via qualsiasi materiale con IPA per evitare indesiderate particelle metalliche da stabilirsi tra gli elettrodi. Nota: Gli elettrodi sono ora pronti per l'allineamento di DEP di nanofili.</li>
</ol>4. DEP di nanofili
<ol><li>Preparare una soluzione di silicio o altri nanofili in anisolo di concentrazione di circa 1 µ g/mL. In questo esperimento, la soluzione è brevemente sonicata per 15 s con il minimo consumo impostazione possibile rimuovere qualsiasi flocculazione. Altri solventi possono essere utilizzati come il toluene e N, N-dimetilformammide (DMF)1.</li>
	<li>Verificare la soluzione di goccia colata una 10 µ l della formulazione nanowire su un substrato sacrificale.</li>
	<li>Ispezionare il substrato con nanofili depositati utilizzando un microscopio ottico polarizzato (POM). I nanocavi di silicio sono birifrangenti e quindi possono essere facilmente visto in POM. Se non ci sono nessun nanofilo ciuffi visibile, e la maggior parte dei nanofili sono dispersi bene sul substrato, quindi può iniziare la fase successiva, in caso contrario è ri-lisati mediante la soluzione e la concentrazione di nanowire debba essere regolato. Potrebbero essere necessari diversi tentativi per ottenere la dispersione di nanowire corretta.</li>
	<li>Collocare la piattaforma campione preparato con elettrodi sul 30° (vs orizzonte) inclinato con il canale di dispositivo allineato orizzontalmente. La direzione del flusso di dispersione deve essere perpendicolare ai bordi gli elettrodi per consentire più efficiente nanowire allineamento.</li>
	<li>Contattare gli elettrodi utilizzando micro-sonde collegate a un generatore di frequenza1.</li>
	<li>Impostare che la frequenza desiderata e la tensione sono il generatore di frequenza. In questo esperimento, utilizzare una tensione di segnale di protezione esecuzione programmi di 10 V picco-picco e un'onda sinusoidale di 1 MHz. Nota: Aumento della frequenza fino a 20 MHz può aiutare a raccogliere nanofili con alta conducibilità e trappola bassa densità1,2. Vedere riferimento1 per una discussione dettagliata. Gamma di frequenza del segnale DEP indicato qui è stata ottenuta effettuando SFLS Si nanofili spettroscopia e collezione tempo analisi di impedenza, come descritto nel riferimento1. Altri tipi di nanofili con mobilità di elemento portante di carica superiore o inferiore, drogato nanofili o nanofili ottenuti con altri metodi di crescita possono avere gamma differente di frequenza del segnale DEP conseguente raccolta di nanofili di alta qualità.</li>
	<li>Accensione il generatore di frequenza e rilasciare circa 10 µ l di soluzione di nanowire utilizzando una micropipetta sulla zona periferica. Nota: Posizionare il campione ad un angolo (30°) consente di creare una gravità assistita lento fluire del liquido. In alternativa, un'azione capillare utilizzando una lastra di vetro possono essere usati6.</li>
	<li>Applicare il DEP segnale per 30 s e quindi lo spegnimento del generatore di frequenza.</li>
	<li>Rimuovere l'esempio e risciacquare molto delicatamente con IPA.</li>
	<li>Asciugatura l'esempio molto delicatamente utilizzando una pistola di azoto. Un microscopio ottico polarizzato può essere usato per controllare il risultato della prova e regolare i parametri Nota: La tensione del segnale di protezione esecuzione programmi, frequenza e la densità di dispersione nanofilo può essere regolati per ottenere una densità desiderata riproducibile di nanofili, da pochi nanofili a poche centinaia a dispositivo1,2.</li>
</ol>5. deposizione di uno strato di metallo secondario
<ol><li>Per ottenere la migliore iniezione corrente in NW FET, applicare un secondo contatto metallico in cima il nanofilo. Nota: Questo processo di deposizione di contatto segue la stessa procedura esatta come sezioni 2 e 3, nella deposizione dei metalli e di fotolitografia tranne che solo uno strato d'oro è depositato.</li>
</ol>6. I-V caratterizzazione di dispositivi Nanowire
Nota: I campioni sono ora completi e possono essere utilizzati in esperimenti successivi o loro caratteristiche I-V possono essere misurate per stabilire le proprietà elettriche di nanowire FET. I dispositivi fabbricati sono retro-gated FETs, dove wafer di silicio drogato funge da cancello comune e SiO2 strato serve come il dielettrico di gate.
<ol><li>Per stabilire il contatto elettrico con il cancello, rimuovere una piccola area di ossido di silicio al bordo del campione utilizzando una penna di diamante.</li>
	<li>Utilizzare una pistola di azoto per rimuovere eventuali particelle di diossido di silicio indesiderati.</li>
	<li>Posto tre microsonde (origine, scolarle e cancello) sui contatti elettrodo d'oro fonte-scarico, con il cancello della sonda sulla zona con rimosso SiO2.</li>
	<li>Utilizzare un sistema di caratterizzazione di semiconduttori per prendere misure I-V.</li>
	<li>Misurare, trasferimento e uscita scansioni di NW FET come questi danno informazioni sulle prestazioni del dispositivo e le proprietà elettriche dei nanofili1,17,23. Si noti che misure di trasferimento implicano tensione source-drain passo-passo e travolgente tensione di gate. Le caratteristiche di uscita sono misurate da spazzare tensione drain-source e stepping tensione di gate.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Constantinou, M., Rigas, G. P., 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=Simultaneous+Tunable+Selection+and+Self-Assembly+of+Si+Nanowires+from+Heterogeneous+Feedstock.">Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock.</a> ACS Nano. , (2016).</li><li>Constantinou, M., Hoettges, K. F., 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=Rapid+determination+of+nanowires+electrical+properties+using+a+dielectrophoresis-well+based+system.">Rapid determination of nanowires electrical properties using a dielectrophoresis-well based system.</a> App. Phy. Lett. 110 (13), 1-6 (2017).</li><li>Huang, H., Lee, Y. C., Tan, O. K., Zhou, W., Peng, N., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+sensitivity+SnO2+single-nanorod+sensors+for+the+detection+of+H2+gas+at+low+temperature.">High sensitivity SnO2 single-nanorod sensors for the detection of H2 gas at low temperature.</a> Nanotech. 20 (11), 115501 (2009).</li><li>Rutherglen, C., Jain, D., Burke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotube+electronics+for+radiofrequency+applications.">Nanotube electronics for radiofrequency applications.</a> Nat. nanotech. 4 (12), 811-819 (2009).</li><li>Kang, M. G., Hwang, D. H., Kim, B. S., Whang, D., Hwang, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RF+characterization+of+germanium+nanowire+field+effect+transistors.">RF characterization of germanium nanowire field effect transistors.</a> AIP Conf. Proc. 1399 (2011), 319-320 (2011).</li><li>Collet, M., Salomon, S., 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=Large-scale+assembly+of+single+nanowires+through+capillary-assisted+dielectrophoresis.">Large-scale assembly of single nanowires through capillary-assisted dielectrophoresis.</a> Adv. 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J., Osiander, R., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wafer-level+assembly+of+carbon+nanotube+networks+using+dielectrophoresis.">Wafer-level assembly of carbon nanotube networks using dielectrophoresis.</a> Nanotech. 19, 85303 (2008).</li><li>Raychaudhuri, S., Dayeh, S. A., Wang, D., Yu, E. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+Dependence+of+Gold+Nanoparticle+Superassembly+by+Dielectrophoresis.">Frequency Dependence of Gold Nanoparticle Superassembly by Dielectrophoresis.</a> Langmuir. 23 (19), 12450-12456 (2007).</li><li>Klaine, S. J., Alvarez, P. J. J., 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=Nanomaterials+in+the+environment:+behavior,+fate,+bioavailability,+and+effects.">Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects.</a> Environ. tox. and chem. / SETAC. 27 (9), 1825-1851 (2008).</li><li>van Tilburg, J. W. W., Algra, R. E., Immink, W. G. G., Verheijen, M., Bakkers, E. P. A. M., Kouwenhoven, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+passivated+InAs/InP+core/shell+nanowires.">Surface passivated InAs/InP core/shell nanowires.</a> Semicond. Sci. and Tech. 25 (2), 24011 (2010).</li><li>Krupke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+Metallic+from+Semiconducting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes.">Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Sci. 301 (5631), 344-347 (2003).</li></ol>

Gli autori confermano che non esistono conflitti di interesse.

La fabbricazione di successo e le prestazioni dei dispositivi dipendono da diversi fattori chiave. Questi includono nanowire densità e distribuzione nella formulazione, la scelta del solvente, la frequenza di protezione esecuzione programmi e il controllo del numero di nanofili presenti sul dispositivo elettrodi1.
Uno dei passaggi critici nella realizzazione di dispositivi di lavoro ripetibile è la preparazione di una formulazione di nanowire senza cluster o grumi. La...

Assemblea controllabile e riproducibili di nanoparticelle in posizioni pre-definito substrato sono una delle sfide principali nella soluzione di elaborazione elettroniche e fotoniche dispositivi che utilizza nanoparticelle di semiconduttori o conduttori. Per dispositivi ad alte prestazioni, è anche estremamente utile per poter selezionare le nanoparticelle con dimensioni preferenziali, particolare proprietà elettroniche, tra cui, ad esempio, alta conducibilità e bassa densità degli Stati di superficie trappola. Nonostante i significativi progressi nello sviluppo di nanomateriali, compresi materiali nanowire e nanotubi, alcune variazioni delle proprietà delle nanoparticelle sono sempre presenti, e una fase di selezione può migliorare significativamente le prestazioni dei dispositivi basati su nanoparticelle1 ,2.
Lo scopo del metodo DEP flusso-assistita ha dimostrato in questo lavoro è quello di affrontare le sfide sopra mostrando Assemblea nanofili semiconduttori controllabile sul contatti metallici per transistor ad effetto di campo nanowire ad alte prestazioni. DEP risolve diversi problemi di nanowire fabbricazione di dispositivi in un unico passaggio tra cui posizionamento di nanofili, orientamento di allineamento di nanofili e selezione di nanofili con proprietà desiderate tramite DEP segnale frequenza selezione1. DEP è stato utilizzato per numerosi altri dispositivi che vanno da gas sensori3, transistor1, e RF switches4,5, al posizionamento di batteri per analisi7.
DEP è la manipolazione delle particelle polarizzabile tramite l'applicazione di un campo elettrico non uniforme conseguente nanofili autoassemblaggio attraverso gli elettrodi8. Il metodo è stato originariamente sviluppato per la manipolazione di batteri9,10 , ma da allora è stato espanso per la manipolazione di nanofili e nanomateriali.
Elaborazione soluzione DEP di nanoparticelle permette la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore che differisce significativamente dalle tecniche tradizionali di top-down basate su più photomasking, l'impiantazione ionica, ad alta temperatura14, ricottura e acquaforte a pochi passi. Poiché DEP manipola le nanoparticelle che già sono state sintetizzate, è una tecnica di fabbricazione di bassa temperatura, bottom-up11. Questo approccio consente di nanowire su larga scala di dispositivi essere montato su quasi qualsiasi substrato cui substrati plastici termosensibili, flessibile6,12,13.
In questo lavoro, transistor ad effetto di campo ad alte prestazioni p-tipo silicone nanowire sono fabbricati con DEP flusso-assistita e la caratterizzazione di corrente-tensione di FET è condotto. I nanocavi di silicio utilizzati in questo lavoro vengono coltivati tramite il Super fluido liquido solido (SFLS) metodo15,16. I nanofili sono intenzionalmente drogati e sono circa il 10-50 µm di lunghezza e 30-40 nm di diametro. Il metodo di crescita SFLS è molto interessante poiché può offrire industria scalabili importi di nanowire materiali15. La metodologia di assemblaggio proposto nanofilo è direttamente applicabile ad altri materiali di nanofilo semiconduttore come InAs13, SnO23e GaN18. La tecnica può essere espanso per allineare nanofili conduttivo19 e per posizionare le nanoparticelle attraverso elettrodo lacune20.

<table><tbody><tr><td>Silicon/silicon dioxide wafer, CZ method growth, 100mm diameter,&amp;nbsp; 300 nm oxide thermal growth,&amp;nbsp; n-doped phosphorus</td><td>Si-Mat (Silicon materials)</td><td>-</td><td>http://si-mat.com/</td></tr><tr><td>Acetone (200ml)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W332615</td><td>-</td></tr><tr><td>Isopropanol (200ml)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W292907</td><td>-</td></tr><tr><td>Deionised water (150ml)</td><td>On site supply</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Photoresist (A) SF6 PMGI under etch photoresit (approx 1 ml per sample)</td><td>Microchem&amp;nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/pdf/PMGI-Resists-data-sheetV-rhcedit-102206.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist (B) S1805 photoresit) (approx 1 ml per sample)</td><td>Microchem&amp;nbsp;</td><td>-</td><td>http://www.microchem.com/PDFs_Dow/S1800.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist developer Microposit&amp;nbsp; MF319&amp;nbsp; (100ml)</td><td>Microchem&amp;nbsp;</td><td>-</td><td>http://microchem.com/products/images/uploads/MF_319_Data_Sheet.pdf</td></tr><tr><td>Photoresist remover Microposit remover 1165 (300ml (2 baths 150 each))</td><td>Microchem&amp;nbsp;</td><td>-</td><td>http://micromaterialstech.com/wp-content/dow_electronic_materials/datasheets/1165_Remover.pdf</td></tr></tbody></table>

flow-assisted dielectrophoresis: a low cost method for the fabrication of high performance solution-processable nanowire devices

Flusso-assistita dielettroforesi (DEP) è un efficiente metodo di auto-assemblaggio per il controllabile e riproducibile posizionamento, allineamento e selezione di nanofili. DEP è utilizzato per nanowire analisi, caratterizzazione e per la soluzione a base di fabbricazione di dispositivi semiconduttori. Il metodo funziona applicando un campo elettrico alternato tra elettrodi metallici. La formulazione di nanowire poi è caduta sugli elettrodi che sono su un piano inclinato per creare un flusso della formulazione utilizzando la gravità. I nanofili quindi allineare lungo il gradiente del campo elettrico e nella direzione del flusso del liquido. La frequenza del campo può essere regolata per selezionare nanofili con conducibilità superiore e più bassa densità di trappola.
In questo lavoro, assistita da flusso DEP viene utilizzato per creare nanowire transistor ad effetto di campo. Flusso-assistita DEP ha diversi vantaggi: permette la selezione di nanowire proprietà elettriche; controllo della lunghezza di nanowire; posizionamento di nanofili in ambiti specifici; controllo dell'orientamento dei nanofili; e controllo della densità di nanowire nel dispositivo.
La tecnica può essere ampliata a molte altre applicazioni come sensori di gas e forno a microonde switch. La tecnica è efficace, rapido e riproducibile, e utilizza una quantità minima di soluzione diluita che lo rende ideale per la sperimentazione di nuovi nanomateriali. Montaggio scala wafer di nanowire dispositivi può essere ottenuto anche utilizzando questa tecnica, consentendo un numero elevato di campioni per il test e applicazioni elettroniche di grande superficie.

Risultati di fotolitografia doppio strato in ambiente pulito e acutamente definite elettrodi. Nell'esempio (Figura 1A), barretta Inter-digitated struttura è stata utilizzata con una lunghezza di canale di 10 µm. Queste strutture permettono una grande area assemblare il numero massimo di nanofili quando viene applicata la forza DEP. Figura 1B Mostra un disegno schematico di un dispositivo di nanowire FET di fondo-cancello.
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Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

In questa carta, flusso dielettroforesi assistita è dimostrata per l'auto-assemblaggio di dispositivi nanofilo. La realizzazione di un transistor a effetto di campo nanowire silicio è indicata come un esempio.

Flusso-assistita dielettroforesi: Un metodo a basso costo per la realizzazione di dispositivi ad alte prestazioni soluzione-processable Nanowire

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

7.6K Views.  University of Surrey. In questa carta, flusso dielettroforesi assistita è dimostrata per l'auto-assemblaggio di dispositivi nanofilo. La realizzazione di un transistor a effetto di campo nanowire silicio è indicata come un esempio.

Video: Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two electrodes-and generating them in practical quantities-is still challenging. The preparation of nanogap electrodes using nanoskiving, which is a form of edge lithography, is a fast, simple and powerful technique. This method is an entirely mechanical process which does not include any photo- or electron-beam lithographic steps and does not require any special equipment or infrastructure such as clean rooms. Nanoskiving is used to fabricate electrically addressable nanogaps with control over all three dimensions; the smallest dimension of these structures is defined by the thickness of the sacrificial layer (Al or Ag) or self-assembled monolayers. These wires can be manually positioned by transporting them on drops of water and are directly electrically-addressable; no further lithography is required to connect them to an electrometer.

The fabrication of electrically addressable, high-aspect-ratio (> 1000:1) metal nanowires separated by gaps of single nanometers using either sacrificial layers of aluminum and silver or self-assembled monolayers as templates is described. These nanogap structures are fabricated without a clean room or any photo- or electron-beam lithographic processes by a form of edge lithography known as nanoskiving.

Realizzazione nanogap da Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two ...

Ricerca

Chimica

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

Altissima densità Array of allineato verticalmente Nanofili organici piccola molecolari su substrati arbitrarie

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Ingegneria

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Valutare plasmoniche Trasporti in Current-carrying Argento Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

Fabbricazione di Nanotubi di carbonio ad alta frequenza Nanoelectronic biosensore per la rilevazione in alta forza ionica Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Bioingegneria

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its transparency. Due to the softness of the PDMS material, however, it is challenging to use PDMS for building nanochannels. The channels tend to collapse easily during plasma bonding. In this paper, we present an evaporation-driven self-assembly method of silica colloidal nanoparticles to create nanofluidic junctions with sub-50 nm pores between two microchannels. The pore size as well as the surface charge of the nanofluidic junction is tunable simply by changing the colloidal silica bead size and surface functionalization outside of the assembled microfluidic device in a vial before the self-assembly process. Using the self-assembly of nanoparticles with a bead size of 300 nm, 500 nm, and 900 nm, it was possible to fabricate a porous membrane with a pore size of ~45 nm, ~75 nm and ~135 nm, respectively. Under electrical potential, this nanoporous membrane initiated ion concentration polarization (ICP) acting as a cation-selective membrane to concentrate DNA by ~1,700 times within 15 min. This non-lithographic nanofabrication process opens up a new opportunity to build a tunable nanofluidic junction for the study of nanoscale transport processes of ions and molecules inside a PDMS microfluidic chip.

We propose a simple self-assembly technique of silica colloidal nanoparticles to create a nanofluidic junction between two microchannels in polydimethylsiloxane (PDMS). Using this technique, a nanoporous bead membrane with a pore size down to ~45 nm was built inside a microchannel and applied to electrokinetic preconcentration of DNA samples.

Creazione di Sub-50 Nm nanofluidic giunzioni in PDMS Microfluidic Chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

Fabbricazione di inorganici nanocristalli fotovoltaici dispositivi completamente Soluzione Processing

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

Un metodo Standard e affidabile per fabbricare nanoelettronica bidimensionale

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in nanoscience. However, electrochemically analyzing single nanoparticles is challenging, as the sensing nanointerface is uncontrollable. To address this challenge, we describe here the fabrication and characterization of a closed-type wireless nanopore electrode (WNE) that exhibits a highly controllable morphology and outstanding reproducibility. The facile fabrication of WNE enables the preparation of well-defined nanoelectrodes in a general chemistry laboratory without the use of a clean room and expensive equipment. One application of a 30 nm closed-type WNE in analysis of single gold nanoparticles in the mixture is also highlighted, which shows a high current resolution of 0.6 pA and high temporal resolution of 0.01 ms. Accompanied by their excellent morphology and small diameters, more potential applications of closed-type WNEs can be expanded from nanoparticle characterization to single molecule/ion detection and single-cell probing.

Here, we present a protocol for fabrication of a closed-type wireless nanopore electrode and subsequent electrochemical measurement of single nanoparticle collisions.

Un elettrodo di tipo chiuso senza fili Nanopore per analizzare le singole nanoparticelle

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in ...

Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and data storage. We demonstrate a fabrication method for iron (Fe) nanowires&#160;via electrochemical deposition into anodic&#160;alumina oxide (AAO) templates. The templates are fabricated by anodization of aluminum (Al) discs, and the pore length and diameter are controlled by changing the anodizing conditions. Pores with an average diameter of around 120 nm are created using oxalic acid as the electrolyte. Using this method, cylindrical nanowires are synthesized, which are released by dissolving the alumina using a selective chemical etchant.

In this work, we describe a&#160;protocol to fabricate iron nanowires, including the formation of the porous alumina membrane that is used as the template, electrodeposition into templates using electrolyte solution, and the release of the nanowires into the solution.

Iron Nanowire Fabrication di Nano-Porous Anodized Aluminum e la sua caratterizzazione

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and ...

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we describe the preparation of polycrystalline silicon nanowire field-effect transistors (pSNWFETs) that serve as biosensing devices for biomarker detection. A protocol for chemical and biomolecular sensing by using pSNWFETs is presented. The pSNWFET device was demonstrated to be a promising transducer for real-time, label-free, and ultra-high-sensitivity biosensing applications. The source/drain channel conductivity of a pSNWFET is sensitive to changes in the environment around its silicon nanowire (SNW) surface. Thus, by immobilizing probes on the SNW surface, the pSNWFET can be used to detect various biotargets ranging from small molecules (dopamine) to macromolecules (DNA and proteins). Immobilizing a bioprobe on the SNW surface, which is a multistep procedure, is vital for determining the specificity of the biosensor. It is essential that every step of the immobilization procedure is correctly performed. We verified surface modifications by directly observing the shift in the electric properties of the pSNWFET following each modification step. Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy was used to examine the surface composition following each modification. Finally, we demonstrated DNA sensing on the pSNWFET. This protocol provides step-by-step procedures for verifying bioprobe immobilization and subsequent DNA biosensing application.

We describe key steps for biosensing by using polysilicon nanowire field-effect transistors, including the preparation of the device and the immobilization and confirmation of a DNA molecular probe on the nanowire surface, as well as conditions for DNA sensing.

Preparazione della Silicon Nanowire effetto di campo transistor per l&#39;industria chimica e biosensing Applicazioni

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...