Alkali-resistant low-temperature atomic-layer-deposited oxides for optical fiber sensor overlays
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This paper presents an investigation of properties of selected metallic oxides deposited at a low temperature (100 °C) by atomic layer deposition (ALD) technique, relating to their applicability as thin overlays for optical fiber sensors resistant in alkaline environments. Hafnium oxide (Hf x O y with y / x approx. 2.70), tantalum oxide (Ta x O y with y / x approx. 2.75) and zirconium oxide (Zr x O y with y / x approx. 2.07), which deposition was based, respectively, on tetrakis(ethylmethyl)hafnium, tantalum pentachloride and tetrakis(ethylmethyl)zirconium with deionized water, were tested as thin layers on planar Si (100) and glass substrates. Growth per cycle (GPC) in the ALD processes was 0.133–0.150 nm/cycle. Run-to-run GPC reproducibility of the ALD processes was best for Hf x O y (0.145 ± 0.001 nm/cycle) and the poorest for Ta x O y (0.133 ± 0.003 nm/cycle). Refractive indices n of the layers were 2.00–2.10 (at the wavelength λ = 632 nm), with negligible k value (at λ for 240–930 nm). The oxides examined by x-ray diffractometry proved to be amorphous, with only small addition of crystalline phases for the Zr x O y . The surfaces of the oxides had grainy but smooth topographies with root-mean square roughness ∼0.5 nm (at 10 × 10 μ m 2 area) according to atomic force microscopy. Ellipsometric measurements, by contrast, suggest rougher surfaces for the Zr x O y layers. The surfaces were also slightly rougher on the glass-based samples than on the Si-based ones. Nanohardness and Young modules were 4.90–8.64 GPa and 83.7–104.4 GPa, respectively. The tests of scratch resistance revealed better tribological properties for the Hf x O y and the Ta x O y than for the Zr x O y . The surfaces were hydrophilic, with wetting angles of 52.5°–62.9°. The planar oxides on Si, being resistive even to concentrated alkali (pH 14), proved to be significantly more alkali-resistive than Al 2 O 3 . The Ta x O y overlay was deposited on long-period grating sensor induced in optical fiber. Thanks to such an overlay the sensor proved to be long-lasting resistant when exposed to alkaline environment with a pH 9. Thereby, it also proved that it has a potential to be repeatedly reused as a regenerable optical fiber biosensor.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».