عندما يتم جلب رقائق السيليكون النظيفة في اتصال حميم في RT ، تنجذب إلى بعضها البعض عبر قوات فان دير وال وتشكل روابط محلية ضعيفة. ويمكن جعل هذا الترابط أقوى بكثير عن طريق التلين في درجات حرارة أعلى5,6. الترابط يمكن أن يتم بنجاح مع السطوح إما SiO2 إلى Si أو SiO2 إلى SiO2. الترابط من رقائق سي هي الأكثر شيوعا للسيليكون على الأجهزة العازلة، وأجهزة الاستشعار القائمة على السيليكون والمحركات، والأجهزة البصرية7. العمل الموصوف هنا يأخذ الرقاقة الترابط المباشر في اتجاه مختلف باستخدامه لتحقيق مرفقات محددة بشكل جيد متباعدة بشكل موحد على كامل منطقة رقاقة8،9. وجود هندسة محددة جيدا حيث يمكن إدخال السوائل يسمح بإجراء القياسات من أجل تحديد تأثير الحبس على خصائص السائل. ويمكن دراسة التدفقات الهيدروديناميكية حيث يمكن التحكم في البعد الصغير من عشرات النانومترات إلى عدة ميكرومترات.
يمكنزراعة SiO 2 على رقائق Si باستخدام عملية أكسيد حراري رطب أو جاف في الفرن. يمكن بعد ذلك نقش SiO2 وحفره على النحو المطلوب باستخدام التقنيات الحجرية. وتشمل الأنماط التي استخدمت في عملنا نمطا من وظائف الدعم متباعدة على نطاق واسع مما يؤدي إلى الترابط في هندسة مستو أو فيلم (انظر الشكل 1). لدينا أيضا قنوات منقوشة لخصائص أحادية الأبعاد، وصفائف من صناديق، إما من (1 ميكرومتر)3 أو (2 ميكرومتر)3 البعد1 (انظر الشكل 2). عند تصميم الحبس مع صناديق، وعادة 10-60 مليون على رقاقة، يجب أن يكون هناك طريقة لملء جميع الصناديق الفردية. نمط منفصل من رقاقة أعلى مع التصميم الذي يقف قبالة رقائق اثنين من قبل 30 نانومتر أو أكثر يسمح لهذا. أو، على نحو مماثل، يمكن تصميم القنوات الضحلة على رقاقة أعلى بحيث يتم ربط جميع المربعات. سمك أكسيد نمت على رقاقة أعلى يختلف عن ذلك على رقاقة أسفل. وهذا يضيف درجة أخرى من المرونة والتعقيد إلى التصميم. القدرة على نمط كل من رقائق يسمح لمجموعة أكبر من هندسات الحبس أن تتحقق.
يمكن أن يختلف حجم الميزات الهندسية في هذه الرقائق المستعبدة ، أو الخلايا. وقد بذلت خلايا مع الأفلام بلانار صغيرة مثل 30 نانومتر بنجاح10,11. في سمك تحت هذا، يمكن أن يحدث overbonding حيث رقائق ينحني حول وظائف الدعم وبالتالي "ختم" الخلية. مؤخرا، سلسلة من القياسات على السائل 4وقد تم تنفيذ مع مجموعة من (2 ميكرومتر)3 صناديق مع اختلاف مسافة الفصل بينهما10،12. ميزات أكبر بكثير في العمق من 2 ميكرومتر ليست عملية جدا نظرا لطول الوقت اللازم لزراعة أكسيد. ومع ذلك، تم إجراء قياسات مع أكسيد سميكة مثل 3.9 ميكرومتر9. وتنشأ الحدود على صغر البعد الجانبي من حدود قدرات الطباعة الحجرية. يتم تحديد الحد الأقصى لضخامة البعد الجانبي من خلال حجم الرقاقة. لقد أنشأنا بنجاح خلايا مستو حيث امتد البعد الجانبي تقريبا قطر رقاقة كامل، ولكن يمكن للمرء أن يتصور بسهولة نقش عدة هياكل أصغر على ترتيب عشرات نانومتر في العرض. غير أن هذه الهياكل تتطلب الطباعة الحجرية للشعاع الإلكتروني. لم نفعل ذلك في هذا الوقت.
في كل من عملنا شكلت رقائق المستعبدين فراغ الضميمة ضيق. ويتحقق ذلك عن طريق الاحتفاظ في أكسيد منقوشة حلقة صلبة من SiO2 من 3-4 مم في العرض في محيط رقاقة، انظر الشكل 1. هذا، على الترابط، يشكل ختم ضيق. ويمكن تعديل هذا التصميم بسهولة إذا كان المرء مهتما بدراسات الهيدروديناميكية التي تتطلب مدخلات ومخرجات.
كما تم اختبار الضغط المتفجر للخلايا المستعبدة. وجدنا أنه مع رقائق سميكة 375 ميكرومتر، يمكن تطبيق الضغط تصل إلى ما يقرب من تسعة أجواء. ومع ذلك، لم ندرس كيف يمكن تحسين ذلك من خلال الترابط على مناطق أكسيد أكبر أو، ربما، لألرقائق سمكا.
يتم إعطاء إجراء ربط خلايا السيليكون إلى خط تعبئة وتقنيات قياس خصائص الهيليوم المحصور في درجة حرارة منخفضة في ميهتا وآخرون. 2 وغاسباريني وآخرون. 13 نلاحظ أن التغيرات في البعد الخطي للسيليكون ليست سوى 0.02٪ عند تبريد الخلايا14. هذا لا يكاد يذكر بالنسبة للأنماط التي تشكلت في RT.