A Caracterização do Óxido de Zinco Nanorod Prova usando Microscópios Atômicos da Força das XE-Séries (AFM) por Sistemas do Parque

Assuntos Cobertos

Sobre Sistemas do Parque
Considerações Gerais
Vista Geral de Sistema das XE-Séries
Investigação Geral de Amostras de ZnO Nanorod
Conclusão

Sobre Sistemas do Parque

Os Sistemas do Parque são o líder Atômico da tecnologia (AFM) do Microscópio da Força, fornecendo os produtos que endereçam as exigências de toda a pesquisa e aplicações industriais do nanoscale. Com um projecto original do varredor que permita a imagem lactente Verdadeira do Não-Contacto em ambientes do líquido e de ar, todos os sistemas são inteiramente - compatíveis com uma lista longa de opções inovativas e poderosas. Todos Os sistemas são fácil--uso, precisão e durabilidade projetados na mente, e fornecem seus clientes os recursos finais para o meetiong todas as necessidades presentes e futuras.

Vangloriando-se da história a mais longa na indústria do AFM, a carteira detalhada dos Sistemas do Parque dos produtos, o software, os serviços e a experiência são combinados somente por nosso comprometimento a nossos clientes.

Considerações Gerais

Óxido de Zinco (ZnO) - um semicondutor de composto largo do bandgap (3,4 eV) II-VI com uma estrutura de wurtzite estável (a = 0,325 nanômetros, c = 0,521 nanômetros) - potencial tremendo das ofertas para aplicações eletrônicas, optoelectronic, e magnetoelectronic do dispositivo. Até agora, atraiu esforços de pesquisa intensivos para suas propriedades originais e aplicações versáteis em emissores transparentes do eletrônica, a ultravioleta da luz, em dispositivos piezoeléctricos, em sensores químicos e em eletrônica da rotação. Baseado em suas propriedades físicas notáveis e na motivação da miniaturização do dispositivo, os grandes esforços foram centrados sobre a síntese, a caracterização, e as aplicações do dispositivo de nanomaterials de ZnO. Como tal, uma variedade de nanostructures de ZnO, tais como nanowires, nanotubes, nanorings, e nano-tetrapods foi crescida com sucesso por uma variedade de métodos, incluindo o depósito de vapor químico, a evaporação térmica, o depósito electrolítico, Etc. Estas estruturas foram sujeitadas ao transporte elétrico, à emissão UV, ao gás que detectam, e aos estudos de lubrificação ferromangnetic, e progressos consideráveis foram conseguidos.

Figura 1. nanorod Sextavada crescido de ZnO.

As perspectivas da aplicação de nanostructures de ZnO confiam pela maior parte na capacidade para controlar sua densidade do lugar, do alinhamento e de embalagem. Nanowires/nanorods Verticalmente alinhados têm pedidos prometedores para o emissor do campo do elétron, o transistor vertical, e os diodos luminescentes (Diodo emissor de luz), assim atraíram a atenção enorme. Embora o alinhamento vertical de nanostructures de ZnO possa ser ajudado por um campo elétrico, para a maioria de casos, o alinhamento seja realizado pela harmonização de estrutura entre ZnO e a carcaça utilizada. Diversos tipos de carcaças epitaxial foram utilizados, incluindo a safira, carcaças revestidas filme de GaN, de ZnO, Sic, e Si. Embora a safira seja amplamente utilizada como a carcaça da epitaxia para o crescimento vertical de nanowires de ZnO, pode-se ver que GaN poderia ser um candidato mesmo melhor desde que tem uma estrutura de cristal similar e constantes da estrutura a ZnO. Nanowires crescido em epilayers de GaN mostrou o melhor alinhamento vertical do que aqueles produzidos na safira. A vantagem adicional de empregar GaN como um material da carcaça em vez da safira (e/ou ZnO-baseado) descansa no facto de que GaN tem propriedades muito melhor elétricas e nela é muito mais fácil ser lubrificado com entorpecentes para conseguir o p-tipo material.

As medidas Directas das propriedades mecânicas, piezoelectrical, ópticas, e magnéticas de nanostructues individuais são um pouco desafiantes desde que os métodos tradicionais da medida usados para o material de maioria não se aplicam. Tipicamente, a microscopia de elétron de transmissão (TEM) e a microscopia de elétron da exploração (SEM) foram empregadas para observar e medir dimensões físicas e orientação de nanorods/nanowires. Contudo, estes métodos convencionais exibem limitações principais. Entre estes são as definições espaciais, técnicas da preparação da amostra, quantidade de tempo gastada para recolher e assim por diante dados. Além, além da informação no tamanho e na orientação não outras características das propriedades físicas podem ser investigadas pelos métodos de TEM e de SEM. Por outro lado, o microscópio atômico da força (AFM) oferece uma alternativa simples, eficiente, e não-destrutiva não somente a investigar as propriedades mecânicas (tamanho, orientação, propriedades elásticas, Etc.) mas também características elétricas e magnéticas de nano-estruturas de ZnO.

As ferramentas Tradicionais do AFM foram projectadas com o núcleo do mecanismo da exploração que confia em um varredor piezoeléctrico da câmara de ar do XYZ. Como tal, a interferência e as não-linearidades foram construídas inerente neste projecto. As XE-séries fazem a varredura do sistema, que foi desenvolvido por Sistemas do Parque decuplou o XY e os Z-Varredores e foi introduzido como o projecto do AFM da próxima geração. Em conseqüência, o modo Verdadeiro do Não-Contacto foi permitido.

Vista Geral de Sistema das XE-Séries

O sistema da varredura de XE é uma característica de núcleo que dê a margem competitiva às XE-séries AFMs. O projecto inovativo do varredor dos Sistemas do Parque separa o Z-Varredor do XY-varredor, permitindo o desempenho, a ortogonalidade, e a precisão Z-Servo excepcionais da varredura.

Figura 2. Baseada na Tecnologia da Exploração de XE, XE-Série AFMs fornece vários modos de SPM a estabilidade e a aplicabilidade proeminentes.

O Z-Varredor, que controla o movimento vertical da ponta do AFM e é fundamental a adquirir a informação de superfície da morfologia, é decuplado completamente do XY-varredor que move uma amostra em sentidos horizontais de X e de Y. Da estrutura, as XE-séries AFMs removem a curvatura do fundo de um ponto de vista fundamental, e eliminam eficazmente os problemas da interferência e das não-linearidades que são intrínsecos câmara de ar piezoeléctrica convencional aos sistemas baseados do AFM.

O Z-Varredor é projectado ter uma freqüência ressonante mais alta do que varredores piezoeléctricos convencionais da câmara de ar. Por este motivo, um actuador piezoeléctrico empilhado é usado para o Z-Varredor com uma força push pull alta quando pre-carregado apropriadamente. Desde Que a resposta Z-Servo do sistema da varredura de XE é muito exacta, a ponta de prova pode precisamente seguir a curvatura íngreme de uma amostra sem causar um crash ou colar à superfície.

No sistema da varredura de XE, o XY-varredor é um Corpo o varredor Guiado do Flexure, que é usado para fazer a varredura de uma amostra nos sentidos de X e de Y somente. A estrutura da dobradiça do flexure do XY-varredor garante o 2D movimento altamente ortogonal com movimento mínimo do para fora--plano. A 2D fase do flexure do sistema da varredura de XE tem somente 1-2 nanômetro do movimento do para fora--plano para a escala da varredura do µm 50, comparada aos 80 inerentes nanômetro pelo varredor piezo do electrictube de AFMs convencional sobre o mesmos a escala da varredura.

O projecto simétrico do varredor do flexure igualmente torna possível colocar amostras muito maiores na amostra para encenar do que poderia normalmente ser acomodado por um tipo piezoeléctrico varredor da câmara de ar. Além Disso, a simetria permite de manter o varredor equilibrado mesmo quando uma amostra é carregada, de modo que a dinâmica do XY-varredor não esteja distorcida pelo suporte da amostra e/ou pela amostra carregada. Desde Que o varredor do flexure se move somente no XY-sentido, pode ser feito a varredura em umas taxas muito mais altas (10 Hertz de ~ 50 Hertz) do que seria possível com um AFM padrão.

A XE-série consegue não somente uma inovação do projecto estrutural que renda um desempenho do AFM do ajuste de tendência, mas igualmente traz melhorias avançadas à eletrônica. A Eletrônica de Controle de XE incorpora circuitos digitais avançados com software da precisão e os componentes de hardware que autorizam de alta velocidade e processo de dados da capacidade alta, que são projectados permitir o varredor, unidade do núcleo do AFM, para fornecer eficiente, exacto e controle rápido, e para facilitar a aquisição de imagens estáveis mesmo além de uma velocidade da varredura de 10 Hertz.

Além da capacidade de alta velocidade da medida, a eletrônica de XE controla o movimento do sistema do AFM precisamente pelo sistema da varredura do circuito fechado, que é indispensável traçar cada propriedade adicional ao ponto mesmo de detalhes topográficos aumentados. Mesmo que um sistema do AFM possa adquirir dados com modos múltiplos, a menos que o sistema indicar a posição exacta da medida, precisa a correcção de software (ou a calibração) de traçar os dados na posição exacta. A Correcção pelo software que remapping trabalha geralmente bem quando a área da imagem lactente é comparativamente pequena, mas a varredura do circuito fechado é aplicável em alguma área da imagem lactente sem distorção.

Investigação Geral de Amostras de ZnO Nanorod

São Mostradas em Figuras 3 (a) e 3 (b) as imagens Verdadeiras da topografia da superfície do AFM do Não-Contacto 5 no µm x escala de 5 µm das amostras do nanorod de ZnO crescidas sobre GaN-como carcaças. Para o crescimento de GaN, a safira era a carcaça da escolha. Estes espécimes do nanorod de ZnO foram crescidos colocando o molde de GaN em uma solução de nitrato e de hexamethyltetramine do zinco guardarados em uma temperatura de 60 °C. Os nanorods verticalmente e horizontalmente orientados são observados. A Figura 3 (a) indica uma ideia (3D) tridimensional da área da varredura, quando a Figura 3 (b) mostrar a opinião superior da imagem e a linha resultados da análise do perfil. Baseado nos dados da Figura 3 (b), a altura típica para os espécimes verticalmente orientados estiver nos 0,3 nanômetros a 0,6 escalas do nanômetro, quando para o caso horizontal, o comprimento está no µm 1,1 à escala de 2,0 µm com diâmetros até o µm 1,2.

Figura 3 (a)

 

Figura 3 (b)

Figura 3. morfologia De Superfície 5 na escala do µm do × 5 do µm das amostras do nanorod de ZnO crescidas na opinião dos moldes de GaN (a) 3D e (b) vista superior com linha informação da análise. A imagem foi adquirida usando pontas de prova altas da ponta do prolongamento em 0,15 Hertz com definição de 256 x 256 pixéis.

Figuras 4 (a) e 4 (b) estão fazendo a varredura de imagens da microscopia (SEM) de elétron do mesmo espécime segundo as indicações de Figuras 3 (a) e 3 (b). As ampliações da imagem são 15,000× para a Figura 4 (a) e 30,000× para a Figura 4 (b), respectivamente. Para a melhor imagem lactente, um ângulo de inclinação da amostra de 45 graus foi empregado. Similar ao exemplo da imagem lactente do AFM, os nanorods horizontalmente e verticalmente orientados de ZnO são observados com dimensões nos 0,30 nanômetros a 0,50 alturas do nanômetro (orientação vertical), comprimento do µm o 1-2 (orientação horizontal), e o até 1 diâmetro do µm (orientação horizontal). Considerando o facto de que a imagem lactente de SEM está executada em um ângulo de inclinação da amostra de 45 graus, as dimensões físicas do nanorod baseadas na avaliação de SEM são um fósforo muito próximo aos tamanhos exactos observados directamente pela investigação do AFM e mostrados em Figuras 3 (a) e 3 (b).

Figura 4 (a)

 

Figura 4 (b)

A Figura 4. imagens de Varredura da Microscopia (SEM) de Elétron do nanorod de ZnO prova mostrado em Figuras 3 (cortesia de Laboratórios de Bell, Lucent Technologies). A ampliação da Imagem é 15,000x para a figura (a) e o 30,000x para a figura (b), respectivamente. Uma inclinação da amostra de 45 graus foi empregada.

Conclusão

os nanostructures de uma dimensão do semicondutor (1D), tais como as hastes, fios, correias, e câmaras de ar têm atraído muita atenção nos últimos anos devido a suas propriedades e possibilidade originais para utilizá-los como blocos de apartamentos para aplicações eletrônicas, fotónicas, e da ciência da vida. ZnO é um semicondutor directo-bandgap com uma energia obrigatória do grande exciton, exibindo perto da emissão e da pioelectricidade ultravioletas, bio-seguro e biocompatible. A pesquisa Intensiva foi focalizada em fabricar nanostructures de uma dimensão de ZnO e em correlacionar suas morfologias com suas propriedades ópticas, elétricas, e magnéticas tamanho-relacionadas. Entre os nanostructures 1D, ZnO nanorods/nanowires foi estudado extensamente devido a suas aplicações fáceis da formação e do dispositivo. O AFM oferece um método directo, não-destrutivo, e fácil de operar da caracterização, que permita não somente medidas exactas das propriedades mecânicas de nanostructures de ZnO, mas igualmente fornece meios a aumentar a investigação das propriedades físicas utilizando modos avançados da ponta de prova da exploração. Os instrumentos do AFM das XE-séries manufacturados e distribuídos por Sistemas do Parque são equipados com as capacidades avançadas em termos do padrão (isto é, mecânico) e (isto é, elétrico, magnético) das opções avançadas. A concepção arquitectónica a mais nova das XE-séries utiliza ferramentas a inclusão da decuplagem de XY e os Z-Varredores e a realização da exploração Verdadeira do Não-Contacto, permitem estes instrumentos com uma escala do parâmetro da varredura e uma flexibilidade largas das aplicações.

Source: Sistemas do Parque

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Sistemas do Parque.

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

Last Update: 19. September 2013 12:52

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