journal article·2015-02-04

Direct-Write Deposition and Focused-Electron-Beam-Induced Purification of Gold Nanostructures

Domagoj Belić, Mostafa M. Shawrav, Marco Gavagnin, Michael Stöger-Pollach, Heinz D. Wanzenboeck, Emmerich Bertagnolli

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Abstract

Three-dimensional gold (Au) nanostructures offer promise in nanoplasmonics, biomedical applications, electrochemical sensing and as contacts for carbon-based electronics. Direct-write techniques such as focused-electron-beam-induced deposition (FEBID) can provide such precisely patterned nanostructures. Unfortunately, FEBID Au traditionally suffers from a high nonmetallic content and cannot meet the purity requirements for these applications. Here we report exceptionally pure pristine FEBID Au nanostructures comprising submicrometer-large monocrystalline Au sections. On the basis of high-resolution transmission electron microscopy results and Monte Carlo simulations of electron trajectories in the deposited nanostructures, we propose a curing mechanism that elucidates the observed phenomena. The in situ focused-electron-beam-induced curing mechanism was supported by postdeposition ex situ curing and, in combination with oxygen plasma cleaning, is utilized as a straightforward purification method for planar FEBID structures. This work paves the way for the application of FEBID Au nanostructures in a new generation of biosensors and plasmonic nanodevices.
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Research context

OpenAlex topics: Advanced Electron Microscopy Techniques and Applications · Electron and X-Ray Spectroscopy Techniques · Semiconductor materials and devices

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute of Solid State Electronics, Vienna University of Technology, Floragasse 7/1, A-1040 Vienna, Austria

University Service Center for Transmission Electron Microscopy (USTEM), Vienna University of Technology, Wiedner Hauptstrasse 8−10/052, A-1040, Vienna, Austria

Funding

Austrian Science Fund

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