Caracterización de las Muestras de Nanorod del Óxido de Cinc usando los Microscopios Atómicos de la Fuerza de las XE-Series (AFM) por los Sistemas del Parque

Temas Revestidos

Sobre Sistemas del Parque
Consideraciones Generales
Reseña de Sistema de las XE-Series
Investigación General de las Muestras de ZnO Nanorod
Conclusión

Sobre Sistemas del Parque

Los Sistemas del Parque son el arranque de cinta Atómico de la tecnología (AFM) del Microscopio de la Fuerza, proporcionando a los productos que dirigen los requisitos de toda la investigación y aplicaciones industriales del nanoscale. Con un diseño único del analizador que permita la proyección de imagen Sin contacto Verdadera en ambientes del líquido y de aire, todos los sistemas son totalmente compatibles con un filete muy largo de opciones innovadoras y potentes. Todos Los sistemas son fácil-de-uso, exactitud y durabilidad diseñados en mente, y proveen de sus clientes los recursos finales para el meetiong todas las necesidades presentes y futuras.

Jactándose la historia más larga de la industria del AFM, la cartera completa de los Sistemas del Parque de productos, el software, los servicios y la experiencia es correspondida con solamente por nuestra consolidación a nuestros clientes.

Consideraciones Generales

Óxido de Cinc (ZnO) - un semiconductor de pasta ancho del bandgap (3,4 eV) II-VI con una estructura de wurzita estable (a = 0,325 nanómetros, c = 0,521 nanómetros) - enorme potencial de las ofertas para las aplicaciones electrónicas, optoelectrónicas, y magnetoelectronic del dispositivo. Hasta la fecha, ha atraído los esfuerzos de investigación intensivos para sus propiedades únicas y las aplicaciones versátiles en emisores transparentes del electrónica, ultravioleta de la luz, dispositivos piezoeléctricos, sensores químicos y electrónica de la barrena. De Acuerdo con sus propiedades físicas notables y el estímulo de la miniaturización del dispositivo, los esfuerzos grandes se han centrado en la síntesis, la caracterización, y las aplicaciones del dispositivo de los nanomaterials de ZnO. Como tal, un surtido de nanostructures de ZnO, tales como nanowires, los nanotubes, los nanorings, y nano-tetrapods ha sido crecido con éxito por una variedad de métodos, incluyendo la deposición de vapor químico, la evaporación térmica, la electrodeposición, el Etc. Estas estructuras se han sujetado al transporte eléctrico, a la emisión ULTRAVIOLETA, al gas que detectaba, y a los estudios de doping ferromangnetic, y se ha logrado el considerable progreso.

Cuadro 1. nanorod Hexagonal crecido de ZnO.

Las perspectivas de la aplicación de los nanostructures de ZnO confían en gran parte en la capacidad de controlar su densidad de la ubicación, de la alineación y de empaque. Nanowires/nanorods Verticalmente alineados tienen aplicaciones prometedoras para el emisor del campo del electrón, el transistor vertical, y los diodos electroluminosos (LED), así han atraído la atención enorme. Aunque la alineación vertical de los nanostructures de ZnO se pueda ayudar por un campo eléctrico, para la mayoría de los casos, la alineación sea observada correspondiendo con de cedazo entre ZnO y el substrato utilizado. Varios tipos de substratos epitaxiales se han utilizado, incluyendo el zafiro, los substratos recubiertos película de GaN, de ZnO, Sic, y el Si. Aunque el zafiro haya sido ampliamente utilizado como el substrato de la epitaxia para el incremento vertical de los nanowires de ZnO, puede ser visto que GaN podría ser un candidato incluso mejor puesto que tiene una estructura cristalina similar y constantes del cedazo a ZnO. Nanowires crecido en los epilayers de GaN mostró una mejor alineación vertical que ésos producidos en el zafiro. La ventaja adicional de emplear GaN como material del substrato en vez del zafiro (y/o ZnO-basado) descansa en el hecho de que GaN tiene propiedades mucho mejor eléctricas y ella es mucho más fácil ser dopado con dopantes para lograr el p-tipo material.

Las mediciones Directas de las propiedades mecánicas, piezoelectrical, ópticas, y magnéticas de nanostructues individuales son bastante desafiadoras puesto que los métodos tradicionales de la medición usados para el material a granel no se aplican. Típicamente, la microscopia electrónica de transmisión (TEM) y la microscopia electrónica de la exploración (SEM) se han empleado para observar y para medir dimensiones físicas y la orientación de nanorods/nanowires. Sin Embargo, estos métodos convencionales exhiben limitaciones importantes. Entre éstos son las resoluciones espaciales, técnicas de la preparación de la muestra, periodo de tiempo pasado para cerco datos y así sucesivamente. Además, además de la información sobre talla y la orientación no otras características de las propiedades físicas se pueden investigar por los métodos de TEM y de SEM. Por otra parte, el microscopio atómico de la fuerza (AFM) ofrece una opción simple, eficiente, y no destructiva no sólo a investigar las propiedades mecánicas (talla, orientación, propiedades elásticos, Etc.) pero también las características eléctricas y magnéticas de las nano-estructuras de ZnO.

Las herramientas Tradicionales del AFM se han diseñado con la base del mecanismo de la exploración que confiaba en un analizador piezoeléctrico del tubo de XYZ. Como tal, la diafonía y la ausencia de linealidad intrínsecamente fueron construidas en este diseño. Las XE-series exploran el sistema, que ha sido desarrollado por los Sistemas del Parque desemparejó el XY y los Z-Analizadores y fue introducido como el diseño del AFM de la generación siguiente. Como consecuencia, el modo Sin contacto Verdadero fue activado.

Reseña de Sistema de las XE-Series

El sistema de la exploración de XE es una característica de base que da la posición competitiva a las XE-series AFMs. El diseño innovador del analizador de los Sistemas del Parque separa el Z-Analizador del XY-analizador, activando Z-Servos funcionamiento, ortogonalidad, y exactitud excepcionales de la exploración.

El Cuadro 2. Basado en la Tecnología de la Exploración de XE, XE-Serie AFMs provee de diversos modos de SPM estabilidad y aplicabilidad excepcionales.

El Z-Analizador, que controla el movimiento vertical de la punta del AFM y es fundamental a detectar la información superficial de la morfología, se desempareja totalmente del XY-analizador que mueve una muestra en direcciones horizontales de X y de Y. De la estructura, las XE-series AFMs quitan curvatura de los antecedentes de un punto de vista fundamental, y eliminan efectivo los problemas de la diafonía y de la ausencia de linealidad que son intrínsecos a los sistemas basados tubo piezoeléctrico convencional del AFM.

El Z-Analizador se diseña para tener una frecuencia resonante más alta que los analizadores piezoeléctricos convencionales del tubo. Por este motivo, un actuador piezoeléctrico empilado se utiliza para el Z-Analizador con una alta fuerza de movimiento reciproco cuando está cargado apropiadamente. Puesto Que la Z-Serva reacción del sistema de la exploración de XE es muy exacta, la antena puede seguir exacto la curvatura escarpada de una muestra sin causar un crash o adherir a la superficie.

En el sistema de la exploración de XE, el XY-analizador es un Cuerpo el analizador Conducido de la Flexión, que se utiliza para explorar una muestra en las direcciones de X y de Y solamente. La estructura de la charnela de la flexión del XY-analizador garantiza el 2.o movimiento altamente ortogonal con el movimiento mínimo del fuera-de-avión. El 2.o escenario de la flexión del sistema de la exploración de XE tiene solamente 1-2 nanómetro de movimiento del fuera-de-avión para el rango de la exploración del µm 50, comparado a los 80 inherentes nanómetro por el analizador piezoeléctrico del electrictube de AFMs convencional sobre lo mismo el rango de la exploración.

El diseño simétrico del analizador de la flexión también hace posible colocar muestras mucho más grandes en la muestra para efectuar que podría ser acomodado normalmente por un tipo piezoeléctrico analizador del tubo. Además, la simetría activa mantener el analizador equilibrado incluso cuando se carga una muestra, de modo que la dinámica del XY-analizador no sea torcida por el casquillo de la muestra y/o la muestra cargada. Puesto Que el analizador de la flexión se mueve solamente en la XY-dirección, puede ser explorado a tipos mucho más altos (10 Hertz de ~ 50 Hertz) que sería posible con un AFM estándar.

La XE-serie no sólo logra una innovación del diseño estructural que rinda un funcionamiento del AFM de la configuración de tendencia, pero también trae mejorías avanzadas a la electrónica. La Electrónica de Mando de XE incorpora el conjunto de circuitos digital avanzado con software de la precisión y los componentes de dotación física que autorizan de alta velocidad y la informática de la alta capacidad, que se diseñan para activar el analizador, unidad de la base del AFM, para proporcionar a eficiente, exacto y mando rápido, y facilitar la adquisición de imágenes estables incluso más allá de una velocidad de la exploración de 10 Hertz.

Además de la capacidad de alta velocidad de la medición, la electrónica de XE controla el movimiento del sistema del AFM exacto por el sistema a circuito cerrado de la exploración, que es imprescindible correlacionar cada propiedad adicional a la misma punta de detalles topográficos aumentados. Aunque un sistema del AFM puede detectar datos con modos múltiples, a menos que el sistema visualice la posición exacta de la medición, necesita la corrección de software (o la calibración) correlacionar los datos sobre la posición exacta. La Corrección por el software remapping trabaja generalmente bien cuando el área de la proyección de imagen es comparativamente pequeña, pero la exploración a circuito cerrado es aplicable en cualquier área de la proyección de imagen sin la distorsión.

Investigación General de las Muestras de ZnO Nanorod

Se Muestran en los Cuadros 3 (a) y 3 (b) las imágenes Sin contacto Verdaderas de la topografía de la superficie del AFM en 5 el µm x escala de 5 µm de las muestras del nanorod de ZnO crecidas conectado GaN-como los substratos. Para el incremento de GaN, el zafiro era el substrato de la opción. Estos especímenes del nanorod de ZnO fueron crecidos poniendo el modelo de GaN en una solución del nitrato y del hexamethyltetramine del cinc sujetados en una temperatura de 60 °C. Se observan los nanorods verticalmente y horizontalmente orientados. El Cuadro 3 (a) visualiza una vista tridimensional (3D) del área de la exploración, mientras que el Cuadro 3 (b) muestra la opinión superior y la línea resultados de la imagen del análisis del perfil. De Acuerdo con los datos del Cuadro 3 (b), la altura típica para los especímenes verticalmente orientados está en los 0,3 nanómetros a 0,6 rangos del nanómetro, mientras que para el caso horizontal, la longitud está en el µm 1,1 al rango de 2,0 µm con los diámetros hasta el µm 1,2.

Cuadro 3 (a)

 

Cuadro 3 (b)

Cuadro 3. morfología Superficial en 5 la escala del µm del × 5 del µm de las muestras del nanorod de ZnO crecidas en la opinión de los modelos de GaN (a) 3D y (b) visión superior con la línea información del análisis. La imagen fue detectada usando altas antenas de la punta de la relación de aspecto en 0,15 Hertz con los píxeles de resolución 256 x 256.

Los Cuadros 4 (a) y 4 (b) están explorando imágenes de la microscopia electrónica (SEM) del mismo espécimen tal y como se muestra en de los Cuadros 3 (a) y 3 (b). Las magnificaciones de la imagen son 15,000× para el Cuadro 4 (a) y 30,000× para el Cuadro 4 (b), respectivamente. Para una mejor proyección de imagen, un ángulo de inclinación de la muestra de 45 grados fue empleado. Similar al caso de la proyección de imagen del AFM, los nanorods horizontalmente y verticalmente orientados de ZnO se observan con dimensiones en los 0,30 nanómetros a 0,50 alturas del nanómetro (orientación vertical), longitud del µm 1-2 (orientación horizontal), y hasta 1 diámetro del µm (orientación horizontal). En Vista del hecho de que la proyección de imagen de SEM esté realizada a un ángulo de inclinación de la muestra de 45 grados, las dimensiones físicas del nanorod basadas en la evaluación de SEM son un emparejamiento muy cercano a las tallas exactas observadas directamente por la investigación del AFM y mostradas en los Cuadros 3 (a) y 3 (b).

Cuadro 4 (a)

 

Cuadro 4 (b)

El Cuadro 4. imágenes de Exploración de la Microscopia Electrónica (SEM) Del nanorod de ZnO muestrea mostrado en los Cuadros 3 (cortesía de los Laboratorios de Bell, Lucent Technologies). La magnificación de la Imagen es 15,000x para la figura (a) y 30,000x para la figura (b), respectivamente. Una inclinación de la muestra de 45 grados fue empleada.

Conclusión

los nanostructures unidimensionales del semiconductor (1D), tales como varillas, los cables, los cinturones, y los tubos han atraído mucha atención estos últimos años debido a sus propiedades y posibilidad únicas para utilizarlas como bloques huecos para las aplicaciones electrónicas, fotónicas, y de las ciencias de la vida. ZnO es un semiconductor directo-bandgap con una energía de enlace del excitón grande, exhibiendo cerca de la emisión y de la piezoelectricidad ultravioletas, bio-seguro y biocompatible. La investigación Intensiva se ha enfocado en la fabricación de los nanostructures unidimensionales de ZnO y en correlacionar sus morfologías con sus propiedades ópticas, eléctricas, y magnéticas talla-relacionadas. Entre los nanostructures 1D, ZnO nanorods/nanowires se ha estudiado extensamente debido a sus aplicaciones fáciles de la formación y del dispositivo. El AFM ofrece un directo, no destructivo, y fácil operatorio el método de la caracterización, que no sólo permite mediciones exactas de las propiedades mecánicas de los nanostructures de ZnO, pero también proporciona a medios a aumentar la investigación de las propiedades físicas utilizando modos avanzados de la antena de la exploración. Los instrumentos del AFM de las XE-series manufacturados y distribuidos por los Sistemas del Parque se equipan de capacidades avanzadas en términos de patrón (es decir, mecánico) y (es decir, eléctrico, magnético) opciones avance. El más nuevo diseño arquitectónico de las XE-series trabaja con herramienta comprender del desemparejamiento de XY y los Z-Analizadores y el logro de la exploración Sin contacto Verdadera, activa estos instrumentos con un rango del parámetro de la exploración y una adaptabilidad amplios de las aplicaciones.

Fuente: Sistemas del Parque

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Sistemas del Parque.

Date Added: Feb 15, 2010 | Updated: Sep 19, 2013

Last Update: 19. September 2013 12:53

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