Electroless metallisation of glass for electrical interconnect applications

The microelectronics industry requires continuous advances due to ever-evolving technology and the corresponding need for higher density substrates with smaller features. Specifically, new dielectric materials with enhanced electrical properties are needed. At the same time, adhesion must be maintained in order to preserve package reliability and mechanical performance. As a result, this research investigates the use of thin glass sheets as an alternative substrate material as it offers a number of advantages including coefficient of thermal expansion similar to silicon, good dielectric properties and optical transparency to assist in the alignment of buried features. As part of this project it was necessary to deposit metallic coatings onto the glass sheets to create electrical tracks, pads and microvias. In order to meet these requirements, the metallisation of both smooth as received glass surfaces and surfaces roughened by laser machining using electroless copper and nickel deposition were investigated. This study resulted in a number of important conclusions about the roles of chemical bonding and mechanical anchoring in both the adhesion and catalyst adsorption, that are key factors in the electroless metallisation process.....EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Synthesis and Characterization of Graphene Oxide for System Integration in Semiconductor Components

This thesis describes an up-scaled graphene synthesis via Hummers method, its purification as well the system integration by micro-dispensing for chemiresistive NO2 gas detection on large industrial scale. Chapter 1 provides an overview about the current trends in optical characterization techniques of 2D carbon nanomaterials, especially graphene. Here, the focus is the advantages, disadvantages as well the limitations of the current characterization techniques based on lateral flake size, number of layers, morphology, chemical functionalities and graphene dispersions. In Chapter 2 the aim of the work respectively the motivation is presented as the preparation, purification and characterization of graphene as well as the system integration for the semiconductor industry and its potential for the environmental and air quality monitoring. The experimental setups as well as the measuring parameters of the chosen characterization techniques and sample preparation is described In Chapter 3. Also, the route of GO synthesis (Hummers method) including its purification (diafiltration), the system integration (micro-dispensing), the sensor chip and sensor design (interdigit gold electrodes), and the gas measuring station are described respectively explained. In Chapter 4 the processes starting from the graphene synthesis, its purification and characterization over the system integration to the final sensor application are discussed. In a first part, an up-scaled graphene synthesis derived by Hummers method was established and diafiltration was applied for purification whereas the level of ionic contaminations could be reduced in such an extent, that the obtained graphene suspensions are usable in the semiconductor industry. Subsequently, the six synthesized GO batches were characterized and compared to each other. Whereas the chemical structure of the six prepared GO batches are very similar regarding chemical composition, the main finding was, that the lateral GO flake size distribution differs between these batches. Due to this, GO flakes with different lateral size were fabricated and investigated. Here, typical characterization techniques like Raman or XPS reach their limits, especially in terms of spatial resolution and throughput. Therefore, NMR-relaxation time measurements were applied and demonstrated to be sensitive against different lateral GO flake sizes. The transfer of GO suspensions via micro-dispensing was optimized and a homogeneous layer on interdigit gold structures was formed. A GO concentration of at least 0.25 mg/mL is needed to create a continuous layer. Moreover, an oxygen plasma enhances the wettability between substrate and GO suspension which prevents any coffee-ring formation. It was demonstrated, that the lateral GO flake size has a huge impact on the GO layer homogeneity, layer continuity and especially on the coffee-ring formation which is strongly favoured by smaller GO flakes. Finally, the NO2 sensitivity of the micro-dispensed GO layers was investigated at different operating temperatures by gas measurements. Here it was demonstrated, that the sensor recovery is strongly influenced by the operating temperature, whereas the NO2 sensitivity is nearly identical for temperatures of 100 °C respectively 200 °C. A full sensor recovery was only observed for temperatures of around 200°C. Moreover, layers with smaller GO flakes have a strongly decreased sensitivity against NO2 compared to larger ones at 100 °C as well as at 200 °C. Whereas the sensor recovery is not complete at 100 °C and temperatures of 200 °C are needed, the lateral GO flake size has no influence on the recovery. At 200 °C the sensors recover completely for small GO flakes as well as for larger ones. Chapter 5 provides a succinct discussion of the main findings and insights acquired within this work with respect to the ideal lateral GO flake sizes and dispensing parameters for the system integration of GO suspensions on interdigit gold electrodes for NO2 sensing

Energy Materials Coordinating Committee (EMaCC): Fiscal year 1996. Annual technical report

The DOE Energy Materials Coordinating Committee (EMaCC) serves primarily to enhance coordination among the Department`s materials programs and to further effective use of materials expertise within the Department. These functions are accomplished through the exchange of budgetary and planning information among program managers and through technical meetings/workshops on selected topics involving both DOE and major contractors. In addition, EMaCC assists in obtaining materials-related inputs for both intra- and interagency compilations. The EMaCC reports to the Director of the Office of Energy Research in his or her capacity as overseer of the technical programs of the Department. This annual technical report is mandated by the EMaCC terms of reference. This report summarizes EMaCC activities for FY 1996 and describes the materials research programs of various offices and divisions within the Department

Two-dimensional III-VIA semiconductors and their applications in optoelectronic devices

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de la Materia Condensada. Fecha de lectura: 04-12-202

Strategic Latency Unleashed: The Role of Technology in a Revisionist Global Order and the Implications for Special Operations Forces

The article of record may be found at https://cgsr.llnl.govThis work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory in part under Contract W-7405-Eng-48 and in part under Contract DE-AC52-07NA27344. The views and opinions of the author expressed herein do not necessarily state or reflect those of the United States government or Lawrence Livermore National Security, LLC. ISBN-978-1-952565-07-6 LCCN-2021901137 LLNL-BOOK-818513 TID-59693This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory in part under Contract W-7405-Eng-48 and in part under Contract DE-AC52-07NA27344. The views and opinions of the author expressed herein do not necessarily state or reflect those of the United States government or Lawrence Livermore National Security, LLC. ISBN-978-1-952565-07-6 LCCN-2021901137 LLNL-BOOK-818513 TID-5969

Konnektivität molekularer Domänen bei der kraftinduzierten Entfaltung einzelner Biomoleküle

In den zellulären Stoffwechsel- und Signalnetzwerken existiert eine Vielzahl von logischen Abhängigkeiten, die auf Prozesse auf molekularer Ebene zurückzuführen sind. So lässt sich beispielsweise die Effizienz einer biochemischen Reaktion über Enzyme regulieren, deren Aktivitätsgrad von äußeren Parametern abhängt. Kraft stellt eine dieser Einflussgrößen dar. Diese Arbeit befasst sich damit, das Verhalten mehrerer, logisch verknüpfter, molekularer Domänen unter Krafteinwirkung zu studieren und sich deren Eigenschaften für nanotechnologische Verfahren zu Nutze zu machen. Neben der Untersuchung von in der Natur vorkommenden Proteinen mit multiplen Domänen wurden artifizielle DNA- und proteinbasierte Systeme mit verschiedener Bindungsstärke konstruiert. Dies ermöglicht den gerichteten Transport einzelner, molekularer Bausteine mit der Präzision eines Rasterkraftmikroskopes im Nanometer-Bereich. Mithilfe dieser Single-Molecule Cut-and-Paste (SMCP) Technik können auf der Basis gerichteter, molekularer Erkennung räumliche Arrangements funktioneller Bausteine geschaffen werden. Diese lassen sich mittels Fluoreszenzmikroskopie als isoliertes System betrachten. Die Zielsetzung bei der Untersuchung der natürlichen Systeme war es, deren Abhängigkeiten zu verstehen und herauszufinden, wie sich diese mit ihrer Funktion und den an das Protein gestellten Umgebungsbedingungen in Einklang bringen lassen. Die dabei gewonnene Erkenntnis liefert nicht nur wichtige Beiträge zur biologischen und medizinischen Grundlagenforschung, sondern kann, wie am Beispiel der SMCP-Technik ersichtlich, auch hilfreich bei der Entwicklung neuartiger Messmethoden der molekularen Bio- und Nanotechnologie sein. Mittels Einzelmolekülkraftspektroskopie im „Konstante-Kraft“ (engl. Force-Clamp) Modus wurde die Kooperativität der fünf Proteindomänen des Enzyms Titinkinase untersucht. Dieses Muskelprotein wandelt in der Skelett- und Herzmuskulatur mechanische in biochemische Signale um und regelt dadurch den Umsatz weiterer Proteine und die Expression von Genen. Es wird gezeigt, dass sich die einzelnen mechanisch induzierten Entfaltungsschritte gegenseitig bedingen und dass dies inhärent durch die molekulare Faltung des Proteins vorgegeben wird. Da Kraft zum natürlichen Parameterraum dieses Moleküls gehört, muss seine Struktur an kraftinduzierte konformationelle Änderungen angepasst sein. Durch die Abhängigkeit der Energiebarrieren während der Entfaltung wird gewährleistet, dass stabilisierende und enzymatisch wirksame Domänen nicht vor regulatorischen Domänen entfalten. Myosin-Light-Chain Kinase (MLCK) ist ein weiteres Muskelenzym, bei dem es Hinweise auf eine mechanische Aktivierbarkeit gibt. Einzelmolekülexperimente dieser Dissertation zeigen, dass die Entfaltung der Kinase ebenfalls in mehreren Schritten vonstatten geht und dass einer der Zwischenzustände durch ATP-Bindung stabilisiert wird. Die absoluten Entfaltungskräfte liegen dabei unter denen der Titinkinase, was der Hypothese der mechanischen Aktivierbarkeit entgegenkommt. Als weiteres System wurde das Cellulosom des thermophilen Bakteriums Clostridium Thermocellum auf seine mechanische Stabilität überprüft. Cellulosome sind an der Außenseite von Bakterien und Pilzen verankerte Proteinkomplexe, die in der Lage sind Lignozellulose zu zersetzen. Bei der Prozessierung der Cellulose können im Cellulosom hohe Scherkräfte auftreten, da dieses das gesamte Bakterium mit dem makromolekularen Substrat verknüpft. Mittels AFM-basierter Kraftspektroskopie wurde die Wirkung von Kraft auf einen Verbund verschiedener Konstituenten eines Cellulosoms untersucht. Es wird gezeigt, dass sich der Komplex im Vergleich zu anderen Biomolekülen durch eine extrem hohe mechanische Stabilität auszeichnet. Innerhalb der hohen Entfaltungskräfte besteht eine Hierarchie für die verschiedenen Komponenten. Bei vergleichsweise niedrigen Kräften entfalten die enzymatischen Domänen gefolgt von mittleren Kräften für das Entkoppeln der Enzyme mit dem Bindungspartner Cohesin. Sehr hohen Kräften halten die intramolekularen Wechselwirkungen der Cohesine und der Cellulose bindenden Domänen stand. Die Abstufung hoher Stabilitäten stellt eine sehr gute Anpassung an die natürlichen Anforderungen des Proteinkomplexes dar. Für die durchgeführten Messungen wurde ein modulares Kraftmikroskop (AFM) entwickelt, das sich mit einem einzelmolekülsensitiven Fluoreszenzmikroskop kombinieren lässt. Die spezielle Konstruktion weist eine extrem hohe mechanische Stabilität auf. Mittels einer photothermischen Regelung kann das AFM darüber hinaus für sensitive Bildgebung weicher molekularer Oberflächen oder in einen extrem schnellen kraftspektroskopischen Messmodus mit konstanter Zugkraft verwendet werden. Die akkurate Arbeitsweise des Systems wurde in einem internationalen Vergleichsversuch bestätigt