Ye, Jong-Pil;Thompson, Carl V.;Giermann, Amanda L.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2012.05a
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pp.54.2-54.2
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2012
Solid-state dewetting of thin films is a process through which continuous solid films decay to form islands. Dewetting of thin films has long been a critical issue in microelectronics and much effort has been made to prevent the process and enhance the stability of films. On the other hand, dewetting has also been purposely induced to create arrays of particles and other structures for applications, including plasmonic structures and catalysts for growing nanotube and nanowire. We have investigated ways of producing regular structures via templated dewetting of thin films. Mainly, two different approaches have been used in our works to template dewetting of thin films: periodic topographical templating and planar patterning of epitaxially-grown films. Dewetting of topographically-patterned thin films results in the formation of nanoparticle arrays with spatial and crystallographic orders. Morphological evolution during templated-dewetting of single crystal films occurs in deterministic ways because of geometric and crystallographic constraints, and leads to the formation of regular structures with smaller sizes and more complex shapes than the initial patches. These results will be reviewed in this presentation.
The cathode catalyst layer in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) was fabricated with anodic aluminum oxide (AAO) template and its structure was characterized with scanning electron microscopy (SEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis. The SEM analysis showed that the catalyst layer was fabricated the Pt nanowire with uniform shape and size. The BET analysis showed that the volume of pores in range of 20-100 nm was enhanced by AAO template. The electrochemical properties with the membrane electrode assembly (MEA) were evaluated by current-voltage polarization measurements and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that the MEA with AAO template reduced the mass transfer resistance and improved the cell performance by approximately 25% through controlling the structure of catalyst layer.
Nanomaterials (NMs) based on cadmium telluride (CdTe) are the theme of numerous research areas due to their unique chemical and physical properties. NM synthesis via a size-controlled procedure has become an intriguing research topic because NMs exhibit novel optical and physical properties depending on their size and shape. In this study, we prepared CdTe nanowires (NWs) via self-assembly from individual Nanoparticles (NPs). Thioglycolic acid (TGA)-to-Cd ion ratio of 1.3 was used instead of the traditional value of 2.4 and the reduced amount of stabilizer resulted in reorganization from individual NPs into NWs consisting of multi-layers of individual NPs. Transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) were performed to characterize NWs. The produced nanowires were straight and long in shape and their length ranged from 500 nm to tens of micrometers.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2011.05a
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pp.3.1-3.1
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2011
Over the past decade, the major efforts for lowering the cost of electronics has been devoted to increasing the packaging efficiency of the integrated circuits (ICs), which is defined by the ratio of all devices on system-level board compared to the area of the board, and to working on a larger but cheaper substrates. Especially, in flexible electronics, the latter has been the favorable way along with using novel nanomaterials that have excellent mechanical flexibility and electrical properties as active channel materials and conductive films. Here, the tool for achieving large area patterning is by printing methods. Although diverse printing methods have been investigated to produce highly-aligned structures of the nanomaterials with desired patterns, many require laborious processes that need to be further optimized for practical applications, showing a clear limit to the design of the nanomaterial patterns in a large scale assembly. Here, we demonstrate the alignment of highly ordered and dense silicon (Si) NW arrays to anisotropically etched micro-engraved structures using a simple evaporation process. During evaporation, entropic attraction combined with the internal flow of the NW solution induced the alignment of NWs at the corners of pre-defined structures. The assembly characteristics of the NWs were highly dependent on the polarity of the NW solutions. After complete evaporation, the aligned NW arrays were subsequently transferred onto a flexible substrate with 95% selectivity using a direct gravure printing technique. As proof-of-concept, flexible back-gated NW field effect transistors (FETs) were fabricated. The fabricated FETs had an effective hole mobility of 0.17 $cm2/V{\cdot}s$ and an on/off ratio of ${\sim}1.4{\times}104$. These results demonstrate that our NW gravure printing technique is a simple and effective method that can be used to fabricate high-performance flexible electronics based on inorganic materials.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.421.1-421.1
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2014
Top-down processes based on photolithography technology have been developed by using light sources with short wavelength, however, the processes are expected to meet their limits in higher integration of semiconductor integrated circuits. To overcome the limits, researches on bottom-up processes have been proceeded. One of those, fabrication of nanodevices by using nanoparticles has been on research. But it is difficult to align nanoparticles at appropriate positions. To resolve this, studies has been proceeded to form nanowires by bonding DNA molecules which have self-assembly property and positive-charged functionalized gold nanoparticles. There are negative-charged phosphates in backbones of DNA molecules. By using the attractive force between the negative charge of the phosphates and the positive charge of gold nanoparticles, the Au-DNA nanowires are made. However, bonding Au nanoparticles only on DNA molecules, not other nanoparticles, is to be solved. So we studied to resolve this problem. In the formation of Au nanoparticles, we changed the charge of Au nanoparticles by adding HCl to control pH of the functionalized nanoparticles, measured zeta potential. Then we bonded the nanoparticles and DNA molecules and made observation by using FE-SEM and AFM.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.06a
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pp.143-143
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2008
Nanowires are promising options for building nanoscale electronic structures coming from high conductivity of nanowires. In particular, Deoxyribonucleic acid (DNA), which is structurally nanowire, can obtain highly ordered electronic components for nanocircuitry and/or nanodevices because of its very flexible length controllability, nanometer-size diameter, about 2 nm, and self-assembling properties. In this work, we used the method to form DNA-Nanowires (NWs) by using chemical treatment on Silicon (Si) surface, and Aminopropyl-triethoxysilane (APTES) was used as inducer of DNA sequence to modify the characteristics of Si surface. Moreover, we performed tilting technique to align DNA by the direction of flow of DNA solution. We investigated the assembly process between DNA molecules and APTES - coated Si surface according to the APTES concentration, from $1.2{\mu}\ell$ to $120{\mu}\ell$. Atomic Force Microscopy (AFM) images showed the combination rate of DNA molecules by the change of APTES concentration. As APTES concentration becomes thicker, aggregation of DNA molecules occurs, and this makes a kind of DNA networks. In this respect, we confirmed that there's a positive relationship between the concentration of APTES and the formation rate of DNA nanowires. Since there have been lots of research preceded to utilize DNA nanowires as template, so by using this positive relationship with proper alignment technique, realization of nano electronic devices with DNA nanowires might be feasible.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.63-63
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2010
Ability to transport extracted carriers from NQDs is essential for the development of most NQD based applications. Strategies to facilitate carrier transport while preserving NQDs' optical characteristics include: 1) Fabricating neat films of NQDs with modified surfaces either by adapting series of ligands with certain limitations or by applying physical processes such as heat annealing 2) Coupling of NQDs to one-dimensional nanostructures such as single walled carbon nanotubes (SWNTs) or various types of nanowires. NQD-nanowire hybrid nanostructures are expected to facilitate selective wavelength absorption, charge transfer to 1-D nanostructures, and efficient carrier transport. Even with the vast interests in using NQD-SWNT hybrid materials in optoelectric applications, still, no reports so far have clearly elucidated the optoelectric behavior when they were assembled on the FET mainly because the complexity involving in both components in their preparation and characterization. We have monitored the optical properties of both components (NQDs, SWNTs) from the synthesis, to the assembly, and to the device. More importantly, by using pyridine molecules as a linker to non-covalently attach NQDs to SWNTs, we were able to assemble NQDs on SWNTs with precise density control without harming their electronic structures. Furthermore, by measuring electrical signals from the fabricated aligned SWNTs-FET using dielectrophoresis (DEP), we were able to elucidate the charge transfer mechanism.
Kim, Duck-Jin;Sohn, Il-Yung;Jung, Jin-Heak;Yoon, Ok-Ja;Lee, N.E.;Park, Joon-Shik
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.549-549
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2012
Early detection of cancer biomarkers in the blood is of vital importance for reducing the mortality and morbidity in a number of cancers. From this point of view, immunosensors based on nanowire (NW) and carbon nanotube (CNT) field-effect transistors (FETs) that allow the ultra-sensitive, highly specific, and label-free electrical detection of biomarkers received much attention. Nevertheless 1D nano-FET biosensors showed high performance, several challenges remain to be resolved for the uncomplicated, reproducible, low-cost and high-throughput nanofabrication. Recently, two-dimensional (2D) graphene and reduced GO (RGO) nanosheets or films find widespread applications such as clean energy storage and conversion devices, optical detector, field-effect transistors, electromechanical resonators, and chemical & biological sensors. In particular, the graphene- and RGO-FETs devices are very promising for sensing applications because of advantages including large detection area, low noise level in solution, ease of fabrication, and the high sensitivity to ions and biomolecules comparable to 1D nano-FETs. Even though a limited number of biosensor applications including chemical vapor deposition (CVD) grown graphene film for DNA detection, single-layer graphene for protein detection and single-layer graphene or solution-processed RGO film for cell monitoring have been reported, development of facile fabrication methods and full understanding of sensing mechanism are still lacking. Furthermore, there have been no reports on demonstration of ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker using the graphene- or RGO-FET. Here we describe scalable and facile fabrication of reduced graphene oxide FET (RGO-FET) with the capability of label-free, ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker, prostate specific antigen/${\alpha}$ 1-antichymotrypsin (PSA-ACT) complex, in which the ultrathin RGO channel was formed by a uniform self-assembly of two-dimensional RGO nanosheets, and also we will discuss about the immunosensing mechanism.
Hybrid thin films composed of block copolymer(BCP) and $TiO_2$ with various morphologies on the nanoscale were fabricated using self-assembly of block copolymer combined with sol-gel process. The factors governing morphology changes considered in this study are block copolymer composition, selectivity of solvent and the inclusion of an additive. We also investigated the efficiency of photoluminescence for selected films with different morphologies. Micelle or nanowire structure can be derived from the self-assembly of poly (styrene-block-4-vinyl pyridine) (PS-b-P4VP) depending on the relative selectivity of the solvent for the two blocks, and the titanium tetraisopropoxide ($Ti{OCH (CH_3)_2}_4$, TTIP) is coordinated with nitrogen in P4VP block. Addition of a third component 3-pentadecylphenol into the BCP/sol-gel mixture solution induces morphology change as a result of the change of relative volume fraction of the BCP. We confirmed that the efficiency of $TiO_2$ fluorescence changes for films depending on morphologies.
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