Name: الطباعة النانوية الكهروكيميائية بمساعدة المعادن لرقائق السيليكون المسامية والصلبة (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: اكتشف طريقة الطباعة النانوية الكهروكيميائية بمساعدة المعادن لإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد دقيقة في رقائق السيليكون. تتيح هذه التقنية تحقيق دقة أقل من 100 نانومتر لتطبيقات البصريات المتقدمة.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ونحن نعرب عن تقديرنا للدكتور كينغ هسو (جامعة لويزفيل) على الأفكار المتعلقة بهذا العمل؛ مختبر فريدريك سيتز بجامعة إلينوي ، وفي ذكرى ، عضو هيئة التدريس سكوت ماكلارين ؛ مركز ليروي إيرينغ لعلوم الحالة الصلبة التابع لجامعة ولاية أريزونا. ومؤسسة العلوم في أريزونا تحت جائزة Bis grove Scholars Award.

<ol><li>Ning, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer-Printing+of+Tunable+Porous+Silicon+Microcavities+with+Embedded+Emitters%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Transfer-Printing of Tunable Porous Silicon Microcavities with Embedded Emitters.</a> ACS Photonics. 1 (11), 1144-1150 (2014).</li>
<li>Hirschman, K. D., Tsybeskov, L., Duttagupta, S. P., Fauchet, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-based+light+emitting+devices+integrated+into+microelectronic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Silicon-based light emitting devices integrated into microelectronic circuits.</a> Nature. 384, 338-341 (1996).</li>
<li>Cho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Origami+for+3D+Optics%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Origami for 3D Optics.</a> Small. 7 (14), 1943-1948 (2011).</li>
<li>Azeredo, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nanowires+with+controlled+sidewall+profile+and+roughness+fabricated+by+thin-film+dewetting+and+metal-assisted+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Silicon nanowires with controlled sidewall profile and roughness fabricated by thin-film dewetting and metal-assisted chemical etching.</a> Nanotechnology. 24 (22), 225305-225312 (2013).</li>
<li>Lin, C., Tsai, M., Wei, W., Lai, K., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Packaging+Glass+with+a+Hierarchically+Nanostructured+Surface%3A+a+universal+method+to+achieve+selfcleaning+omnidirectional+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Packaging Glass with a Hierarchically Nanostructured Surface: a universal method to achieve selfcleaning omnidirectional solar cells.</a> ACS Nano. 10 (1), 549-555 (2016).</li>
<li>Park, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotextured+Silica+Surfaces+with+Robust+Superhydrophobicity+and+Omnidirectional+Broadband+Supertransmissivity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanotextured Silica Surfaces with Robust Superhydrophobicity and Omnidirectional Broadband Supertransmissivity.</a> ACS Nano. 6 (5), 3789-3799 (2012).</li>
<li>Kim, J., Joy, D. C., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+resist+thickness+and+etch+depth+for+fabrication+of+3D+structures+in+electron-beam+grayscale+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Engineering%22%5BJournal%5D)">Controlling resist thickness and etch depth for fabrication of 3D structures in electron-beam grayscale lithography.</a> Microelectronics Engineering. 84 (12), 2859-2864 (2007).</li>
<li>Deng, S., Zhang, Y., Jiang, S., Lu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+three-dimensional+silicon+structure+with+smooth+curved+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micro%2FNanolithography%2C+MEMS%2C+and+MOEMS%22%5BJournal%5D)">Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces.</a> Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 15 (3), 0345031-0345036 (2016).</li>
<li>Azeredo, B. P., Lin, Y., Avagyan, A., Sivaguru, M., Hsu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Imprinting+of+Porous+Silicon+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Imprinting of Porous Silicon via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> Advanced Functional Materials. 26 (17), 2929-2939 (2016).</li>
<li>Azeredo, B., Hsu, K., Ferreira, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Electrochemical+Imprinting+of+Sinusoidal+Linear+Gratings+into+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Society+of+Mechanical+Engineers+-+International+Manufacturing+Science+and+Engineering+Conference%22%5BJournal%5D)">Direct Electrochemical Imprinting of Sinusoidal Linear Gratings into Silicon.</a> The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-6 (2016).</li>
<li>Li, H., Niu, J., Wang, G., Wang, E., Xie, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Production+of+Silicon+Nanostructures+with+Electrochemical+Nanoimprinting%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Production of Silicon Nanostructures with Electrochemical Nanoimprinting.</a> ACS Applied Electronic Materials. 1 (7), 1070-1075 (2019).</li>
<li>Kim, K., Ki, B., Choi, K., Lee, S., Oh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resist-Free+Direct+Stamp+Imprinting+of+GaAs+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Resist-Free Direct Stamp Imprinting of GaAs via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (14), 13574-13580 (2019).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+electrification+induced+interfacial+reactions+and+direct+electrochemical+nanoimprint+lithography+in+n-type+gallium+arsenate+wafer%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Contact electrification induced interfacial reactions and direct electrochemical nanoimprint lithography in n-type gallium arsenate wafer.</a> Chemical Science. 8, 2407-2412 (2017).</li>
<li>Zhan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+micro%2Fnano-machining%3A+principles+and+practices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Electrochemical micro/nano-machining: principles and practices.</a> Chemical Society Reviews. 46 (5), 1526-1544 (2017).</li>
<li>Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+in+HF+%2F+H2O2+produces+porous+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching in HF / H2O2 produces porous silicon.</a> Applied Physics Letters. 77 (16), 2572-2574 (2000).</li>
<li>Chartier, C., Bastide, S., Levy-Clement, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+of+silicon+in+HF+-+H2O2%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching of silicon in HF - H2O2.</a> Electrochimica Acta. 53, 5509-5516 (2008).</li>
<li>Chattopadhyay, S., Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-plane+control+of+morphology+and+tunable+photoluminescence+in+porous+silicon+produced+by+metal-assisted+electroless+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching.</a> Journal of Applied Physics. 91 (9), 6134-6140 (2002).</li>
<li>Torralba, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+patterning+of+silicon+by+contact+etching+with+anodically+biased+nanoporous+gold+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">3D patterning of silicon by contact etching with anodically biased nanoporous gold electrodes.</a> Electrochemistry Communications. 76, 79-82 (2017).</li>
<li>Bastide, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Patterning+of+Si+by+Contact+Etching+With+Nanoporous+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Chemistry%22%5BJournal%5D)">3D Patterning of Si by Contact Etching With Nanoporous Metals.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 1-13 (2019).</li>
<li>Sharstniou, A., Niauzorau, S., Ferreira, P. M., Azeredo, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+nanoimprinting+of+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Electrochemical nanoimprinting of silicon.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (21), 10264-10269 (2019).</li>
<li>Niauzorau, S., Ferreira, P., Azeredo, B. Synthesis of Porous Noble Metal Films with Tunable Porosity by Timed Dealloying. The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-4 (2018).</li>
<li>Geyer, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+for+the+Mass+Transport+During+Metal-Assisted+Chemical+Etching+with+Contiguous+Metal+Films+As+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Model for the Mass Transport During Metal-Assisted Chemical Etching with Contiguous Metal Films As Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (24), 13446-13451 (2012).</li>
<li>Li, L., Liu, Y., Zhao, X., Lin, Z., Wong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniform+Vertical+Trench+Etching+on+Silicon+with+High+Aspect+Ratio+by+Metal-Assisted+Chemical+Etching+Using+Nanoporous+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Uniform Vertical Trench Etching on Silicon with High Aspect Ratio by Metal-Assisted Chemical Etching Using Nanoporous Catalysts.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (1), 575-584 (2014).</li>
</ol>

ليس لدينا أي شيء نكشف عنه.

تم إعداد طوابع Mac-Imprint ورقائق Si المبعثرة مسبقا (نوع p ، [100] اتجاه ، 1-10 Ohm∙cm) وفقا للقسمين 1 و 2 من البروتوكول ، على التوالي. تم تنفيذ بصمة Mac من شريحة Si prepattered مع الطوابع التي تحتوي على أنماط هرمية ثلاثية الأبعاد وفقا للقسم 3 من البروتوكول (الشكل 9). كما هو موضح في الشكل 9 أ ، تم تطبيق تكوينات مختلفة من Mac-Imprint: Si الصلبة مع Au الصلبة (يسار) ، Si المسامية مع Au الصلبة (الوسط) 9 ، و Si الصلبة مع Au ال...

يتيح النقش والنسيج ثلاثي الأبعاد على نطاقات متناهية الصغر والنانوية لأشباه الموصلات العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة ، مثل الإلكترونيات الضوئية 1,2 ، الضوئيات 3 ، الأسطح المضادة للانعكاس4 ، الكارهة للماء الفائق ، والأسطح ذاتية التنظيف5,6 وغيرها. تم إنجاز النماذج الأولية والإنتاج الضخم للأنماط ثلاثية الأبعاد والتسلسل الهرمي بنجاح للأفلام البوليمرية عن طريق الطباعة الحجرية الناعمة والطباعة الحجرية النانوية بدقة أقل من 20 نانومتر. ومع ذلك ، فإن نقل هذه الأنماط البوليمرية ثلاثية الأبعاد إلى Si يتطلب انتقائية الحفر لنمط القناع أثناء الحفر الأيوني التفاعلي ، وبالتالي يحد من نسبة العرض إلى الارتفاع ، ويحفز تشوهات الشكل وخشونة السطح بسبب تأثيرات الصدفية7,8.
تم تحقيق طريقة جديدة تسمى Mac-Imprint للنقش المتوازي والمباشر لرقائق Si المسامية9 والصلبة 10,11 بالإضافة إلى رقائق GaAs الصلبة12,13,14. Mac-Imprint هي تقنية حفر رطبة قائمة على التلامس تتطلب الاتصال بين الركيزة والطابع المعدني النبيل المطلي الذي يمتلك ميزات 3D في وجود محلول حفر (ES) يتكون من HF ومادة مؤكسدة (على سبيل المثال ، H2O2 في حالة Si Mac-Imprint). أثناء الحفر ، يحدث تفاعلان في وقت واحد15,16: تفاعل كاثودي (أي انخفاض H2O2 في المعدن النبيل ، حيث يتم إنشاء ناقلات شحنة موجبة [ثقوب] ثم حقنها لاحقا في Si17) وتفاعل أنودي (أي ذوبان Si ، يتم خلاله استهلاك الثقوب). بعد وقت كاف في الاتصال ، يتم حفر ميزات 3D الخاصة بالختم في رقاقة Si. يتمتع Mac-Imprint بالعديد من المزايا مقارنة بالطرق الحجرية التقليدية ، مثل الإنتاجية العالية ، والتوافق مع منصات اللف إلى اللوحة واللف إلى اللف ، وأشباه الموصلات Si و III-V غير المتبلورة والأحادية ومتعددة الكريستالات. يمكن إعادة استخدام طوابع Mac-Imprint عدة مرات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للطريقة تقديم دقة نقش أقل من 20 نانومتر متوافقة مع طرق الكتابة المباشرة المعاصرة.
المفتاح لتحقيق بصمة عالية الدقة هو مسار الانتشار إلى جبهة الحفر (أي واجهة الاتصال بين المحفز والركيزة). أظهر عمل Azeredo et al.9 أولا أن انتشار ES يتم تمكينه من خلال شبكة Si مسامية. Torralba et al.18 ، أفاد أنه من أجل تحقيق Si Mac-Imprint الصلب ، يتم تمكين انتشار ES من خلال محفز مسامي. وواصل باستيد وآخرون 19 وشارستنيو وآخرون 20 دراسة تأثير المسامية الحفاز على انتشار ES. وبالتالي ، تم اختبار مفهوم Mac-Imprint في ثلاثة تكوينات ذات مسارات انتشار متميزة.
في التكوين الأول ، يكون المحفز والركيزة صلبين ، ولا يوفران أي مسار انتشار أولي. يؤدي عدم انتشار المادة المتفاعلة إلى تفاعل ثانوي أثناء الطباعة يشكل طبقة من Si المسامية على الركيزة حول حافة واجهة Catalyst-Si. يتم استنفاد المواد المتفاعلة لاحقا ، ويتوقف التفاعل ، مما يؤدي إلى عدم وجود دقة واضحة لنقل النمط بين الختم والركيزة. في التكوينين الثاني والثالث ، يتم تمكين مسارات الانتشار من خلال الشبكات المسامية التي يتم إدخالها إما في الركيزة (أي Si المسامية) أو في المحفز (أي الذهب المسامي) ويتم تحقيق دقة نقل عالية للنمط. وبالتالي، فإن النقل الجماعي من خلال المواد المسامية يلعب دورا حاسما في تمكين انتشار المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل إلى واجهة الاتصال وبعيدا عنها9،18،19،20. ويبين الشكل 1 مخططا لجميع التكوينات الثلاثة.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61040/61040fig1.jpg"> الشكل 1: مخططات تكوينات Mac-Imprint. يسلط هذا الشكل الضوء على دور المواد المسامية في تمكين انتشار الأنواع المتفاعلة من خلال الركيزة (أي الحالة الثانية: Si المسامية) أو في الختم (أي الحالة الثالثة: فيلم رقيق محفز مصنوع من الذهب المسامي). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61040/61040fig1large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.</a>
في هذه الورقة ، تتم مناقشة عملية Mac-Imprint بدقة ، بما في ذلك إعداد الطوابع والمعالجة المسبقة للركيزة إلى جانب Mac-Imprint نفسه. يتضمن قسم المعالجة المسبقة للركيزة ضمن البروتوكول تنظيف رقاقة Si ونقش رقاقة Si مع الحفر الجاف وأنودة الركيزة (اختياري). علاوة على ذلك ، ينقسم قسم إعداد الطوابع إلى عدة إجراءات: 1) صب نسخة طبق الأصل من PDMS لقالب Si الرئيسي ؛ 2) الطباعة النانوية للأشعة فوق البنفسجية لطبقة مقاومة للضوء من أجل نقل نمط PDMS ؛ و 3) ترسب الطبقة الحفازة عن طريق تناثر المغنطرون متبوعا بإلغاء الصبغة (اختياري). أخيرا ، في قسم Mac-Imprint ، يتم تقديم إعداد Mac-Imprint إلى جانب نتائج Mac-Imprint (أي النقش الهرمي Si surface 3D).

<table><tbody><tr><td>الأسيتون ، >99.5٪ ، كاشف ACS</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>67-64-1</td><td>تحذير ، فلوريد الأمونيوم</td></tr><tr><td>الكيميائي ، >98٪ ، درجة ACS</td><td>سيجما-ألدريتش</td><td>12125-01-8</td><td>تحذير ،</td></tr><tr><td>محلول هيدروكسيد الأمونيوم الخطير ، 28-30٪ ، كاشف ACS</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>1336-21-6</td><td>تحذير ، مطور</td></tr><tr><td>AZ 400K</td> خطير <td>للكيماويات الدقيقة</td><td>AZ 400K</td><td>تحذير ، مقعد كيميائي</td></tr><tr><td>مارك 800 حفر</td><td>مقعد محوري</td><td>مارك 800</td><td>نقش أيون تفاعلي</td></tr><tr><td>هدف الكروم ، 2 "× 0.125" ، 99.95٪ نقاء</td><td>سبائك ACI</td><td>ADM0913</td><td>المغنطرون الرش هدف الكروم</td></tr><tr><td>CTF 12</td><td>كربوليت جيرو</td><td>C12075-700-208SN</td> فرن <td>الأنبوب</td></tr><tr><td>المجفف</td><td>فيشر العلمي علوم الحياة Chemglass</td><td>CG122611</td><td>مجفف</td></tr><tr><td>F6T5 / BLB</td><td>Eiko</td><td>F6T5 / BLB 6W</td><td>لمبة الأشعة فوق البنفسجية الهدف</td></tr><tr><td>الذهبي ، 2 "× 0.125" ، 99.99٪ نقاء</td><td>سبائك ACI</td><td>N / A</td><td>المغنطرون الاخرق هدف الذهب</td></tr><tr><td>لوح التسخين KW-4AH</td><td>Chemat Technology</td><td>KW-4AH</td><td>لوح تسخين مستوي مع ملف تعريف درجة حرارة موحدة</td></tr><tr><td>حمض الهيدروفلوريك ، 48٪ ، كاشف ACS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7664-39-3</td><td>تحذير ، خطير للغاية</td></tr><tr><td>بيروكسيد الهيدروجين ، 30٪ ، كاشف ACS</td><td>فيشر كيماويك</td><td>7722-84-1</td><td>تحذير ،</td></tr><tr><td>كحول الأيزوبروبيل الخطير ، >99.5٪ ، كاشف ACS</td><td>LabChem</td><td>67-63-0</td><td>الحذر ،</td></tr><tr><td>تقنيات محول</td> الطاقة<td>الكيميائية MLP-50</td><td>MLP-50</td><td>خلية تحميل</td></tr><tr><td>حمض النيتريك ، 70٪ ، ACS درجة</td><td>SAFC</td><td>7697-37-2</td><td>تحذير ، خطير</td></tr><tr><td>NSC-3000</td><td>نانو ماستر</td><td>NSC-3000</td><td>المغنطرون الاخرق</td></tr><tr><td>هيدروكسيد البوتاسيوم ، 45٪ ، معتمد</td><td>فيشر كيميكال</td><td>1310-58-3</td><td>تحذير ،</td></tr><tr><td>مضخة فراغ الروك الكيميائية 800 ، 110 فولت / 60 هرتز</td><td>الروك</td><td>1240043</td><td>مضخة فراغ خالية من الزيت</td></tr> قالب <tr><td>السيليكون الرئيسي</td><td>NILT</td><td>SMLA_V1</td><td>رقاقة السيليكون مع</td></tr><tr><td>رقائق السيليكون النمط ،</td><td>رقاقة الجامعة</td> من الدرجة <td>الأولى 783</td> هدف <td>Si رقاقة</td></tr><tr><td>فضي ، 2 "× 0.125" ، 99.99٪ نقاء</td><td>سبائك ACI</td><td>HER2318</td><td>هدف فضي مغنطرون</td></tr><tr><td>SP-300</td><td>BioLogic</td><td>SP-300</td><td>Potentiostat</td></tr><tr><td>SPIN 150i</td><td>Spincoating</td><td>SPIN 150i</td><td>Spin</td></tr> طلاء <tr><td>SPR 200-7.0 مقاوم للضوء الإيجابي</td><td>Microchem</td><td>SPR 220-7.0</td><td>تحذير ،</td></tr><tr><td>تحريك كيميائي لوح تسخين</td><td>حراري علمي Cimarec +</td> <td>SP88857100</td><td>لوح تسخين للأغراض العامة</td></tr><tr><td>SU-8 2015 مقاوم للضوء سلبي</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2015</td><td>تحذير ، كيماويات</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 طقم مطاط سيليكون</td><td>DOW</td><td>4019862</td><td>الحذر ، مادة كيميائية</td></tr><tr><td>T-LSR150B</td><td>Zaber Technologies</td><td>T-LSR150B-KT04U</td><td>المرحلة الخطية الآلية</td></tr><tr><td>ثلاثي الكلورو (1H ، 1H ، 2H ، 2H-perfluorooctyl) silane (PFOCS) ، 97٪</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>78560-45-9</td><td>تحذير ، خطير</td></tr></tbody></table>

الطباعة النانوية الكهروكيميائية بمساعدة المعادن لرقائق السيليكون المسامية والصلبة

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

الطباعة الكهروكيميائية بمساعدة المعادن (Mac-Imprint) هي مزيج من النقش الكيميائي بمساعدة المعادن (MACE) والطباعة الحجرية النانوية القادرة على النقش المباشر للميزات الدقيقة والنانوية ثلاثية الأبعاد في المجموعة أحادية البلورية IV (على سبيل المثال ، Si) و III-V (على سبيل المثال ، GaAs) أشباه الموصلات دون الحاجة إلى قوالب التضحية والخطوات الحجرية. خلال هذه العملية ، يتم ملامسة ختم قابل لإعادة الاستخدام مطلي بمحفز معدني نبيل مع رقاقة Si في وجود خليط من حمض الهيدروفلوريك (HF) وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2) ، مما يؤدي إلى النقش الانتقائي ل Si في واجهة الاتصال بين المعادن وأشباه الموصلات. في هذا البروتوكول ، نناقش طرق إعداد الطوابع والركيزة المطبقة في تكوينين ل Mac-Imprint: (1) Porous Si Mac-Imprint مع محفز صلب. و (2) الصلبة Si ماك بصمة مع محفز مسامية. هذه العملية عالية الإنتاجية وقادرة على النقش المتوازي على نطاق سنتيمتر بدقة أقل من 20 نانومتر. كما أنه يوفر كثافة عيب منخفضة ونقش مساحة كبيرة في عملية واحدة ويتجاوز الحاجة إلى الحفر الجاف مثل الحفر الأيوني التفاعلي العميق (DRIE).

تم الحصول على صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) ، ومسح المجهر الضوئي (الشكل 9) ، والتصوير المجهري للقوة الذرية (AFM) (الشكل 10) من أجل دراسة الخصائص المورفولوجية لطوابع Mac-Imprint والأسطح المطبوعة Si. تمت مقارنة المظهر الجانبي المقطعي للصلب المطبوع Si بنموذج Au المسامي المستخدم (الشكل 10). كانت دقة نقل النمط وجيل Si المسامي خلال Mac-Imprint معيارين رئيسيين لتحليل النجاح التجريبي. تعتبر بصمة Mac-Imp...

يتم تقديم بروتوكول للطباعة الكيميائية بمساعدة المعادن لميزات microscale 3D بدقة شكل أقل من 20 نانومتر في رقائق السيليكون الصلبة والمسامية.

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

يوفر بروتوكولنا طريقة نمط جديدة للسيليكون تمكن من إنشاء هياكل مجهرية هرمية ثلاثية الأبعاد تمكن من تصميم العناصر الدقيقة القائمة على السطح الفوقي وتقنيات الدليل الموجي. يسمح هذا البروتوكول بتكرار هياكل 3D من القوالب البوليمرية والصلبة إلى رقائق السيليكون أحادية البلورية والمسامية في خطوة واحدة. وفي الوقت نفسه ، توفير دقة أقل من 100 نانومتر في جميع الاتجاهات الثلاثة.السيليكون المسامي والسيليكون نفسه هي مواد رائعة لتصنيع أجهزة الاستشعار الحيوية البصرية والأجهزة البصرية بالأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، نتوقع أن تتوسع هذه التقنية إلى أشباه الموصلات من المجموعة III-V وحتى إلى أبعد من ذلك. يعد الختم إلى طرف الركيزة ومحاذاة الإمالة أمرا مهما للغاية للحصول على بصمة Mac موحدة.باتباع هذا البروتوكول ، يمكن إجراء المحاذاة عن طريق تركيب ختم على الحامل أثناء ملامسته للركيزة. لإعداد ختم لبصمة Mac ، قم أولا بتنظيف القالب الرئيسي للسيليكون باستخدام محلول RCA-1 وفقا للخطوات الموضحة في البروتوكول ثم ضع قالبا رئيسيا نظيفا من السيليكون في طبق بتري بلاستيكي داخل مجفف. استخدم ماصة بلاستيكية لإضافة بضع قطرات من PFOCS إلى قارب وزن بلاستيكي ووضع قارب الوزن بجوار الطبق مع القالب الرئيسي.قم بتشغيل مضخة التفريغ ، وافتح صمام المجفف ، وضع الفراغ لمدة 30 دقيقة. أثناء تطبيق الفراغ ، استخدم ملعقة زجاجية لخلط القاعدة وعامل المعالجة من مجموعة مطاط صناعي من السيليكون بنسبة 10 إلى واحد لمدة 10 إلى 15 دقيقة. في نهاية التجفيف ، قم بإزالة قارب الوزن من المجفف والفواصل من أسفل القالب الرئيسي للسيليكون ، ثم قم بتغطية القالب الرئيسي بعناية بطبقة من 2 إلى 3 ملليمترات من PDMS المحضر حديثا.لتفريغ PDMS بعد فتح صمام المجفف ، ضع الفراغ لمدة 20 دقيقة إضافية أو حتى تختفي الفقاعات. في نهاية فترة الجفاف الثانية ، انقل الطبق إلى صفيحة ساخنة 80 درجة مئوية. بعد ساعتين ، استخدم مشرطا لتقليم حواف PDMS المعالجة داخل طبق Petri البلاستيكي واستخدم ملاقط لإزالة قالب PDMS بعناية من قالب السيليكون الرئيسي.للطباعة النانوية للأشعة فوق البنفسجية المقاومة للضوء ، استخدم كاتبا لشق شريحة سيليكون 2.5 × 2.5 سم من رقاقة السيليكون ، وتنظيفها باستخدام محلول RCA-1 وفقا للخطوات الموضحة في البروتوكول ثم ضع الشريحة النظيفة على ظرف الفراغ في معطف الدوران. اضبط معلمات طلاء الدوران كما هو موضح لتطبيق طبقة مقاومة للضوء بسمك 20 ميكرومتر على الشريحة واضغط على VAC ON لتطبيق الفراغ على النظام. صب 1.5 ملليلتر من SU-8 2015 مقاومة للضوء على وسط الشريحة وأغلق غطاء معطف الدوران.ثم اضغط على Start (ابدأ) لبدء الدوران. في نهاية الدوران ، اضغط على VAC OFF لإيقاف تشغيل الفراغ واستخدم الملقط لإزالة الشريحة المطلية بمقاومة الضوء. ضع قالب PDMS بعناية على نمط رقاقة السيليكون المطلي بمقاومة الضوء لأسفل واضغط يدويا على القالب في الشريحة.ضع صفيحة زجاجية شفافة للأشعة فوق البنفسجية فوق PDMS لتطبيق 15 جراما لكل سنتيمتر مربع من الضغط على القالب والرقاقة وتعريض الإعداد لستة واط من ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة ساعتين. في نهاية فترة التشعيع ، استخدم ملاقط لإزالة القالب ببطء من الشريحة في الاتجاه الموازي لاتجاه نمط مقاومة الضوء المعالج. لإيداع طبقة من سبائك الذهب / الفضة بسمك 250 نانومتر على الشريحة ، قم أولا بإيداع طبقة بسماكة 20 نانومتر من الكروم وطبقة سميكة من الذهب بسماكة 50 نانومتر كما هو موضح في بروتوكول النص.بعد ذلك ، انقر فوق GUN 1 OPEN لفتح مصراع البندقية الذهبية والفضية. اضبط وقت المعالجة على 16.5 دقيقة واضبط نقطة تعيين التيار المستمر على 58 ونقطة تعيين التردد اللاسلكي على 150. انقر فوق تدوير واضبط معدل تدفق الأرجون على 50 سنتيمترا مكعبا قياسيا في الدقيقة.انقر فوق Argon و DC Supply و RF Supply. عندما تهضب الإشارة ، اضبط عنصر تحكم الأرجون على خمسة. انقر فوق ابدأ بسماكة صفرية لبدء تشغيل جهاز مراقبة سمك الكريستال وتمزيق السماكة على التوالي.انقر فوق عملية موقوتة لبدء العملية التي يتم التحكم فيها بالوقت وانقر فوق PLATEN SHUTTER Solid لفتح مصراع السطح الزجاجي. انقر فوق سمك الصفر مرة أخرى. عندما ينتهي التناثر، انقر فوق صلب لإغلاق الغالق الصلب للسطح الزجاجي واضغط على مفتاح التنفيس لتنفيس غرفة الرذاذ المغنطرونية.لإزالة سبائك ختم Mac-print المطلي بسبيكة الفضة / الذهب ، امزج أولا الماء منزوع الأيونات وحمض النيتريك بنسبة واحد إلى واحد في كوب زجاجي وضع الكأس على صفيحة ساخنة مع التحريك. اغمر حامل عينة PTFE المثقب في الخليط وقم بتسخين المحلول حتى 65 درجة مئوية مع التحريك المستمر عند 100 دورة في الدقيقة. عندما يصل المحلول إلى درجة الحرارة المستهدفة، ضع ختم Mac المطبوع بسبائك الذهب/ الفضة المزخرف في الحامل لمدة تتراوح بين دقيقتين إلى 20 دقيقة.بعد إزالة السبائك ، قم بإخماد ختم Mac-imprint في الماء منزوع الأيونات بدرجة حرارة الغرفة لمدة دقيقة واحدة. لأداء محاذاة الختم إلى الركيزة ، ضع الختم متجها لأسفل أعلى شريحة السيليكون في الخلية الكهروكيميائية ، وأضف قطرة من SU-8 على الجزء الخلفي من الختم. أحضر قضيب PTFE على اتصال مع SU-8 وقم بعلاجه في مكانه في الظروف الجافة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة ساعتين.الاتصال حوالي 86 ملم من موقف المنزل. لإجراء عملية طباعة Mac ، قم بتنظيف شريحة السيليكون المنقوشة باستخدام محلول RCA وفقا للخطوات الموضحة في البروتوكول ثم ضعها في وسط خلية كهروكيميائية وضع الخلية تحت قضيب PTFE مع ختم Mac-print. امزج محلول الحفر لحمض الهيدروفلوريك وبيروكسيد الهيدروجين بنسبة 17 إلى واحد داخل دورق PTFE.بعد خمس دقائق ، استخدم ماصة بلاستيكية لإضافة محلول الحفر إلى الخلية الكهروكيميائية. لوضع طابع Mac-imprint على اتصال بشريحة النمط، قم بإسقاط الختم بمقدار 86 ملم تقريبا ثم حرك الختم لأسفل من موضع التلامس بحوالي 300 إلى 1000 ميكرومتر لتحقيق قوة التلامس المطلوبة. حافظ على ختم بصمة Mac على اتصال مع الشريحة من دقيقة إلى 30 دقيقة قبل النقر فوق الصفحة الرئيسية لإعادة القضيب إلى موضع المنزل.استخدم ماصة لشفط محلول الحفر بعناية من الخلية وشطف شريحة السيليكون المطبوعة بكحول الأيزوبروبيل والماء منزوع الأيونات. ثم جفف الشريحة بهواء جاف نظيف. يمكن الحصول على صور المجهر الإلكتروني الماسح لدراسة الخصائص المورفولوجية لطوابع Mac المطبوعة بالذهب وأسطح السيليكون المطبوعة الناتجة.في هذا التحليل التمثيلي ، تمت مقارنة المظهر الجانبي المقطعي للسيليكون الصلب المطبوع الذي تم الحصول عليه عن طريق مسح القوة الذرية بختم الذهب المسامي المستخدم. كانت دقة نقل الأنماط وتوليد السيليكون المسامي خلال بصمة Mac معيارين رئيسيين لتحليل النجاح التجريبي. اعتبرت بصمة Mac-imprint ناجحة إذا تم نقل نمط الطوابع بدقة إلى السيليكون ولم يتم إنشاء أي سيليكون مسامي أثناء بصمة Mac.هنا ، يمكن ملاحظة نتائج تجربة دون المستوى الأمثل حيث حدث نقص في دقة نقل النمط وتوليد السيليكون المسامي أثناء بصمة Mac. من المهم أن نتذكر أن بصمة ماك من السيليكون تنطوي على حمض الهيدروفلوريك ، وهي مادة تهدد الحياة واتباع بروتوكول السلامة وارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة أمر بالغ الأهمية. بمجرد استخدام الطوابع المطلية بالذهب المسامي لتسهيل النقل الجماعي.بعد هذا الإجراء ، يمكن تغيير تكوين محلول الحفر أو قوة التلامس لدراسة حركية العملية أو متانة الختم.

metal-assisted-electrochemical-nanoimprinting-porous-solid-silicon

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

نحن هنا وصف طريقة بسيطة لfunctionalization الزخرفة السيليكون والجرمانيوم مع monolayers التفاعل العضوي والتظاهر أكسيد خالية من ركائز منقوشة مع الجزيئات الصغيرة والبروتينات. نهج يحمي الأسطح تماما من أكسدة المواد الكيميائية ، ويوفر دقة السيطرة على التشكل الميزة ، ويوفر سهولة الوصول إلى أنماط التمييز كيميائيا.

Functionalization حجرية ناعمة وخالية من الزخرفة أوكسيد السيليكون والجرمانيوم

وصفنا تقنية nanomoulding الذي يسمح منخفضة التكلفة الزخرفة النانومترية الحجم من المواد الفنية، مداخن المواد والأجهزة كاملة. لا يمكن أن يؤديها على أي Nanomoulding الإعداد nanoimprinting ويمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من المواد والعمليات الترسيب.

Nanomoulding من مواد وظيفية، تنوعا النسخ المتماثل خطة التكميلية طريقة لNanoimprinting

يصف هذا البروتوكول استخدام الكابولي السيليكون الميكروسكيل والأسطح الثقافة طيعة لقياس انقباض خلايا العضلات في المختبر. انكماش الخلوي يسبب الانحناء ناتئ، والتي يمكن قياسها، وسجلت، وتحويلها إلى قراءات للقوة، وتوفير نظام غير الغازية وقابلة للقياس وظيفة مقلص في المختبر.

استخدام الميكروسكيل السيليكون الكابولي لتقييم مقلص الخلوية وظيفة في المختبر

يقدم هذه الورقة مضافة استراتيجية 3D micromanufacturing (وهو ما يسمى 'البناء الجزئي') لتصنيع مرنة نظام إلكترونية صغيرة (ممس) الهياكل والأجهزة. هذا النهج ينطوي على التجمع القائم على الطباعة نقل المواد متناهية الصغر / النانو بالتعاون مع تقنيات المواد الرابطة تمكين الصلب الحرارية السريع.

الصغرى البناء ل 3D المضافة Micromanufacturing

&lt; p class = 'jove_content'&gt; تم وصف منهجية قابلة للتطبيق قائمة على الطباعة المنقولة لإدخال الهياكل النانوية المعدنية البلازمونية في الخلايا الشمسية.  باستخدام طوابع بولي بولي (ثنائي ميثيل سيلوكسان) النانوية ، تم دمج مصفوفة الأقراص النانوية المطلوبة القائمة على Ag مع الخلايا الشمسية Si القياسية المهدرجة ، مما أدى إلى تحسين أداء الجهاز بسبب محاصرة الضوء البلازموني.

دمج ضوء الاصطياد الفضة النانوية في مهدرج الجريزوفولفين سيليكون الخلايا الشمسية عن طريق التحويل الطباعة

علينا أن نظهر منصة ميكروفلويديك مع شبكة القطب سطح المتكاملة التي تجمع بين الاستشعار عن نبض مقاوم (RPS) مع سي دي إم أيه (CDMA)، إلى تعدد كشف والتحجيم من الجزيئات في قنوات ميكروفلويديك متعددة.

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

يصف هذا التقرير تقنية بسيطة وسهلة الأداء ، باستخدام فراغ الضغط المنخفض ، لملء قنوات الموائع الدقيقة بالخلايا والركائز للبحث البيولوجي.

منهج تنوعا من الزخرفة البروتينات والخلايا

عزل الآثار الكهربائية والحرارية على تشوه بمساعدة كهربائيا (إيد) من الصعب جدا باستخدام عينات العيانية. وقد تم تطوير عينة معدنية الصغرى والنانو جنبا إلى جنب مع إجراء اختبار مخصص لتقييم تأثير التيار المطبق على تشكيل دون تسخين جول وتطور الاضطرابات على هذه العينات.

طريقة جديدة ل<em&gt; في الموقع</em&gt; الكهروميكانيكية توصيف عينات النانو

علينا أن نظهر توليف فوسوجينيك السليكون مسامية جسيمات نانوية لتسليم اليغنوكليوتيد في المختبر والمجراه في فعالية. جسيمات نانوية مسامية السليكون هي محملة siRNA النموذج الأساسية، التي هي مغلفة بالدهون فوسوجينيك عن طريق البثق لتشكيل shell. يتم تضمين استهداف مجموعة الروغان وتوصيف الجسيمات.

توليف، الروغان، وتوصيف جسيمات نانوية مسامية السليكون فوسوجينيك لإيصال اليغنوكليوتيد

يقدم هذا العمل بروتوكولات التصنيع الدقيق لتحقيق التجاويف والأعمدة مع ملامح reentrant وreentrant مضاعفة على رقاقات SiO2/ Si باستخدام التصوير الضوئي والنقش الجاف. تظهر الأسطح الدقيقة الناتجة عن ذلك طاردًا سائلًا ملحوظًا ، يتميز بشرك قوي طويل الأجل للهواء تحت السوائل الرطبة ، على الرغم من قابلية السيليكا الجوهرية للبلل.

تقديم SiO2/ Si Surfaces Omniphobic بواسطة نحت مواد دقيقة متشابكة بالغاز تتألف من Reentrant وDoubli Reentrant Cavities أو الأعمدة

يقدم هنا بروتوكول خطوة بخطوة لتحقيق الأغشية المربوطة بالغاز (GEMs) من رقاقات SiO2/ Si باستخدام تقنية التصنيع الدقيق للدوائر المتكاملة. عندما يتم غمر السيليكا-GEMs في الماء، يتم منع تسرب المياه، على الرغم من تكوين المياه المحبة للسيليكا.

إثبات مفهوم الأغشية المنضوية للغاز المشتقة من SiO2/ Si/SiO2 رقاقات لتحلية المياه الخضراء

اكتشف طريقة الطباعة النانوية الكهروكيميائية بمساعدة المعادن لإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد دقيقة في رقائق السيليكون. تتيح هذه التقنية تحقيق دقة أقل من 100 نانومتر لتطبيقات البصريات المتقدمة.

الطباعة النانوية الكهروكيميائية بمساعدة المعادن لرقائق السيليكون المسامية والصلبة

استكشف المزيد من الفيديوهات