Caractérisation des Échantillons de Nanorod d'Oxyde de Zinc utilisant les Microscopes Atomiques de Force de XE-Suite (AFM) par des Systèmes de Parc

Sujets Couverts

Au Sujet des Systèmes de Parc
Généralisations
Synthèse de Système de XE-Suite
Enquête Générale sur des Échantillons de ZnO Nanorod
Conclusion

Au Sujet des Systèmes de Parc

Les Systèmes de Parc est l'amorce Atomique de technologie (AFM) de Microscope de Force, fournissant les produits qui adressent les conditions de toutes les applications de nanoscale de recherches et d'industriel. Avec un seul design de balayeur qui tient compte de la Véritable représentation De non contact dans le liquide et les environnements aériens, tous les systèmes sont entièrement compatibles avec une liste prolongée de novateur et de puissantes options. Tous Les systèmes sont facile-de-utilisation, exactitude et résistance conçues à l'esprit, et fournissent à vos abonnées les moyens éventuels pour le meetiong tous les besoins présents et futurs.

Revendiquant la plus longue histoire dans l'industrie d'AFM, le portefeuille complet des Systèmes de Parc des produits, le logiciel, les services et les compétences est apparié seulement par notre engagement à nos abonnées.

Généralisations

Oxyde de Zinc (ZnO) - un semi-conducteur de composé large de bandgap (3,4 eV) II-VI avec une structure de wurtzite stable (a = 0,325 nanomètres, c = 0,521 nanomètres) - potentiel énorme d'offres pour des applications électroniques, optoélectroniques, et magnetoelectronic de dispositif. Jusqu'à présent, il a attiré des efforts de recherche intensifs pour ses seules propriétés et des applications versatiles dans l'électronique transparente, des émetteurs de rayonnement ultraviolet, des dispositifs piézoélectriques, des senseurs chimiques et l'électronique de rotation. Basé sur ses propriétés physiques remarquables et la motivation de la miniaturisation de dispositif, de grands efforts ont été concentrés sur la synthèse, la caractérisation, et les applications de dispositif des nanomaterials de ZnO. En soi, un assortiment de nanostructures de ZnO, tels que des nanowires, des nanotubes, des nanorings, et nano-tetrapods ont été avec succès développés par un grand choix de méthodes, y compris la déposition en phase vapeur, l'évaporation thermique, le dépot électrolytique, Etc. Ces structures ont été soumises au transport électrique, à l'émission UV, au gaz se sentant, et aux études de dopage ferromangnetic, et le progrès considérable a été réalisé.

Le Schéma 1. nanorod Hexagonal développé de ZnO.

Les espérances d'application des nanostructures de ZnO se fondent en grande partie sur la capacité de régler leur emplacement, cadrage et densité d'intégration. Nanowires/nanorods Verticalement alignés ont des demandes prometteuses d'émetteur de zone d'électron, de transistor vertical, et de lights emitting diode (LED), ainsi ont attiré une énorme attention. Bien Que le cadrage vertical des nanostructures de ZnO puisse être aidé par un champ électrique, pour la plupart des cas, le cadrage soit réalisé par apparier de réseau entre ZnO et le substrat employé. Plusieurs types de substrats épitaxiaux ont été employés, y compris le saphir, les substrats de GaN, de ZnO, le Code indicatif de sujet, et le SI vêtus par film. Bien Que le saphir ait été très utilisé comme substrat d'épitaxie pour l'accroissement vertical des nanowires de ZnO, il peut voir que GaN pourrait être un candidat encore meilleur puisqu'il a une structure cristalline assimilée et des constantes de réseau à ZnO. Nanowires développé sur des épicouches de GaN a affiché un meilleur cadrage vertical que ceux produits sur le saphir. L'avantage supplémentaire d'utiliser GaN comme matériau de substrat au lieu de saphir (et/ou le ZnO-basé) pose dans le fait que GaN a les propriétés bien mieux électriques et lui est beaucoup plus facile à être enduit des dopants pour réaliser le matériau de type p.

Les mesures Directes des propriétés mécaniques, piezoelectrical, optiques, et magnétiques de différents nanostructues sont plutôt provocantes puisque les méthodes traditionnelles de mesure employées pour le matériau en vrac ne s'appliquent pas. Type, la microscopie électronique de boîte de vitesses (TEM) et la microscopie électronique de lecture (SEM) ont été utilisées pour observer et mesurer des cotes matérielles et l'orientation de nanorods/nanowires. Cependant, ces méthodes conventionnelles montrent des limitations importantes. Parmi ces derniers sont les résolutions spatiales, techniques de préparation des échantillons, laps de temps dépensé pour rassembler des données et ainsi de suite. De plus, sans compter que l'information sur la taille et l'orientation de pas autres caractéristiques de propriétés physiques peuvent être vérifiées par les méthodes de TEM et de SEM. D'autre part, le microscope atomique de force (AFM) offre une alternative simple, efficace, et non destructive à vérifier non seulement les propriétés mécaniques (taille, orientation, propriétés élastiques, Etc.) mais également les caractéristiques électriques et magnétiques des nano-structures de ZnO.

Des outils Traditionnels d'AFM ont été conçus avec le noyau du mécanisme de lecture se fondant sur un balayeur piézoélectrique de tube de XYZ. En soi, l'interférence et la non-linéarité ont été établies par nature dans ce design. La XE-suite balaye le système, qui a été développé par des Systèmes de Parc a découplé le DE X/Y et les Z-Balayeurs et a été introduit comme design d'AFM de prochain rétablissement. En conséquence, le Véritable mode De non contact a été activé.

Synthèse de Système de XE-Suite

Le système d'échographie de XE est une caractéristique technique de noyau qui donne l'avantage concurrentiel à la XE-suite AFMs. Le design novateur du balayeur des Systèmes de Parc sépare le Z-Balayeur du De x/y-balayeur, activant la performance, l'orthogonalité, et l'exactitude Z-Servo exceptionnelles d'échographie.

Le Schéma 2. Basé sur la Technologie de Lecture de XE, XE-Suite AFMs fournissent à des modes variés de SPM la stabilité et les possibilités d'application en suspens.

Le Z-Balayeur, qui règle le mouvement vertical de l'extrémité d'AFM et est principal à saisir l'information extérieure de morphologie, est complet découplé du De x/y-balayeur qui déménage un échantillon dans des sens horizontaux de X et de Y. De la structure, la XE-suite AFMs enlève la lordose de mouvement propre d'un point de vue principal, et élimine effectivement les problèmes d'interférence et de non-linéarité qui sont intrinsèques aux systèmes basés d'AFM de tube piézoélectrique conventionnel.

Le Z-Balayeur est conçu pour avoir une plus haute fréquence de résonance que les balayeurs piézoélectriques conventionnels de tube. Pour Cette Raison, un déclencheur piézoélectrique empilé est utilisé pour le Z-Balayeur avec une force va-et-vient élevée une fois convenablement initial. Puisque la réaction Z-Servo du système d'échographie de XE est très précise, la sonde peut avec précision suivre la lordose escarpée d'un échantillon sans tomber en panne ou coller sur la surface.

Dans le système d'échographie de XE, le De x/y-balayeur est un Fuselage le balayeur Guidé de Flexure, qui est utilisé pour balayer un échantillon dans les sens de X et de Y seulement. La structure de charnière de flexure du De x/y-balayeur garantit le 2D mouvement hautement orthogonal avec le mouvement minimum d'à l'extérieur-de-plan. Le 2D stade de flexure du système d'échographie de XE a seulement 1-2 nanomètre de mouvement d'à l'extérieur-de-plan pour le domaine d'échographie du µm 50, comparé aux 80 inhérents nanomètre par le balayeur piézo-électrique d'electrictube d'AFMs conventionnel au-dessus de la même chose domaine d'échographie.

Le design symétrique de balayeur de flexure rend également possible de mettre des échantillons beaucoup plus grands sur l'échantillon pour stationner que pourrait normalement être facilité par un type piézoélectrique balayeur de tube. En Outre, la symétrie active pour maintenir le balayeur équilibré même lorsqu'un échantillon est chargé, de sorte que la dynamique du De x/y-balayeur ne soit pas faussée par le support témoin et/ou l'échantillon chargé. Puisque le balayeur de flexure déménage seulement le De x/y-sens, il peut être balayé à beaucoup de niveaux supérieurs (10 Hertz de ~ 50 Hertz) que serait possible avec un AFM normal.

La XE-suite réalise non seulement une innovation de conception structurelle qui fournit une performance d'AFM de lancement de tendance, mais elle porte également des améliorations de pointe à l'électronique. Les Circuits de Commande de XE comportent les circuits digitaux avancés avec le logiciel de précision et les composantsmatériels qui autorisent la grande vitesse et traitement de données de grande capacité, qui sont conçus pour activer le balayeur, ensemble de noyau de l'AFM, pour fournir efficace, précis et contrôle rapide, et pour faciliter la saisie des images stables même au delà d'une vitesse d'échographie de 10 Hertz.

Sans Compter Que la capacité à grande vitesse de mesure, l'électronique de XE règle le mouvement du système d'AFM avec précision par le système en boucle bloquée d'échographie, qui est indispensable pour tracer chaque propriété supplémentaire à la remarque même des petits groupes topographiques améliorés. Quoiqu'un système d'AFM puisse saisir des données avec des modes "MULTIPLE", à moins que le système affiche la position exacte de la mesure, il a besoin de correction de logiciel (ou d'étalonnage) pour tracer les données sur la position exacte. La Correction par le logiciel remapping fonctionne bien habituellement quand la zone de représentation est comparativement petite, mais l'échographie en boucle bloquée s'applique sur n'importe quelle zone de représentation sans déformation.

Enquête Générale sur des Échantillons de ZnO Nanorod

Affichées sur les Schémas 3 (a) et 3 (b) sont de Véritables images De non contact de topographie de surface d'AFM 5 au µm X échelle de 5 µm des échantillons de nanorod de ZnO développés sur les substrats comme GaN. Pour l'accroissement de GaN, le saphir était le substrat du choix. Ces spécimens de nanorod de ZnO ont été développés en mettant le descripteur de GaN dans une solution du nitrate et du hexamethyltetramine de zinc retenus à une température de 60 °C. Les Deux verticalement et des nanorods orientés horizontalement sont observés. Le Schéma 3 (a) affiche une vue (3D) en trois dimensions de la zone d'échographie, alors que le Schéma 3 (b) affiche à les deux la premières vue et ligne résultats d'image d'analyse de profil. Basé sur les données du Schéma 3 (b), la hauteur typique pour les spécimens verticalement installés est dans les 0,3 nanomètres à 0,6 domaines de nanomètre, alors que pour le cas horizontal, la longueur est dans le µm 1,1 au domaine de 2,0 µm avec des diamètres jusqu'au µm 1,2.

Le Schéma 3 (a)

 

Le Schéma 3 (b)

Le Schéma 3. morphologie Extérieure 5 à l'échelle de µm du × 5 de µm des échantillons de nanorod de ZnO développés sur la vue des descripteurs de GaN (a) 3D et (b) la première vue avec la ligne l'information d'analyse. L'image a été saisie utilisant les sondes élevées d'extrémité de rapport hauteur/largeur à 0,15 Hertz avec la définition de 256 x 256 pixels.

Les Schémas 4 (a) et 4 (b) balayent des images (SEM) de microscopie électronique du même spécimen suivant les indications des Schémas 3 (a) et 3 (b). Les agrandissements d'image sont 15,000× pour le Schéma 4 (a) et 30,000× pour le Schéma 4 (b), respectivement. Pour une meilleure représentation, une cornière d'inclinaison d'échantillon de 45 degrés a été utilisée. Assimilé au cas de représentation d'AFM, on observe des nanorods horizontalement et verticalement installés de ZnO avec des cotes dans les 0,30 nanomètres à 0,50 hauteurs de nanomètre (orientation verticale), longueur du µm 1-2 (orientation horizontale), et jusqu'à 1 diamètre de µm (orientation horizontale). Vu le fait que la représentation de SEM est exécutée à une cornière d'inclinaison d'échantillon de 45 degrés, les cotes matérielles de nanorod basées sur le bilan de SEM sont une correspondance très proche aux tailles exactes directement observées par enquête d'AFM et représentées sur les Schémas 3 (a) et 3 (b).

Le Schéma 4 (a)

 

Le Schéma 4 (b)

Le Schéma 4. images de Balayage (SEM) de Microscopie Électronique du nanorod de ZnO échantillonnent représenté sur les Schémas 3 (accueil de Laboratoires Bell, Lucent Technologies). L'agrandissement d'Image est 15,000x pour le chiffre (a) et le 30,000x pour le chiffre (b), respectivement. Une inclinaison d'échantillon de 45 degrés a été utilisée.

Conclusion

les nanostructures unidimensionnels du semi-conducteur (1D), tels que des tiges, des fils, des courroies, et des tubes ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années due à leurs seules propriétés et possibilité pour les employer comme synthons pour des applications électroniques, photoniques, et des sciences de la vie. ZnO est un semi-conducteur direct-bandgap avec une grande énergie de liaison d'exciton, montrant près de l'émission et de la piézoélectricité ultra-violettes, bio-sûr et biocompatible. La recherche Intensive a été orientée sur fabriquer des nanostructures unidimensionnels de ZnO et en marquant leurs morphologies avec leurs propriétés optiques, électriques, et magnétiques liées à la taille. Parmi les nanostructures 1D, ZnO nanorods/nanowires ont été largement étudiés à cause de leurs applications faciles de formation et de dispositif. L'AFM offre un direct, non destructif, et facile d'utiliser la méthode de caractérisation, qui tient compte non seulement des mesures exactes de propriétés mécaniques des nanostructures de ZnO, mais fournit également des moyens à augmenter l'enquête de propriétés physiques en employant des modes avancés de sonde de lecture. Les instruments d'AFM de XE-suite fabriqués et distribués par des Systèmes de Parc sont équipés des capacités de pointe en termes de norme (c.-à-d., mécanique) et (c.-à-d., élém. élect., magnétique) options avancées. Le design architectural le plus neuf de la XE-suite usine comporter du découplage de DE X/Y et les Z-Balayeurs et l'accomplissement de la Véritable lecture De non contact, active ces instruments avec un domaine de paramètre d'échographie et une souplesse larges d'applications.

Source : Systèmes de Parc

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Systèmes de Parc.

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

Last Update: 19. September 2013 12:51

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