Micropunching Lithographie zur Erzeugung von Mikro-und Submikron-Muster auf Polymersubstrate

Zusammenfassung

Ein micropunching Lithographie Ansatz wurde entwickelt, um Mikro-und Submikron-Muster auf der Oberseite, Seitenwand-und Bodenflächen der Polymer-Substraten zu erzeugen. Sie überwindet die Hindernisse der Strukturierung leitfähiger Polymere und Erzeugung Seitenwand Muster. Diese Methode ermöglicht eine schnelle Fertigung von mehreren Funktionen und ist frei von aggressiven Chemie.

Zusammenfassung

Leitende Polymere sind große Aufmerksamkeit seit der Entdeckung der hohen Leitfähigkeit in dotierten Polyacetylen in 1977 ¹ angezogen. Sie bieten die Vorteile der niedrigen Gewicht, einfache Anpassung von Eigenschaften und einem breiten Spektrum von Anwendungen ^2,3. Aufgrund der Empfindlichkeit von leitfähigen Polymeren auf Umweltbedingungen (zB Luft, Sauerstoff, Feuchtigkeit, hoher Temperatur und chemische Lösungen) präsentieren lithographische Techniken erhebliche technische Herausforderungen bei der Arbeit mit dieser Materialien ^4. Zum Beispiel sind aktuelle photolithographischen Methoden, wie ultraviolette (UV), ungeeignet für die Strukturierung der leitfähigen Polymere aufgrund der Beteiligung der nassen und / oder trockene Ätzverfahren in diesen Methoden. Darüber hinaus aktuelle Mikro-/ Nanosysteme in erster Linie eine ebene Form ^5,6. Eine Schicht von Strukturen auf den Oberflächen der anderen Schicht hergestellt Features. Mehrere Schichten von diesen Strukturen zusammen mit zahlreichen Geräten auf gestapelt sindeinem gemeinsamen Substrat. Die Seitenwandflächen der Mikrostrukturen nicht bei der Konstruktion verwendet worden. Auf der anderen Seite, könnte Seitenwand Muster verwendet werden, zum Beispiel, um 3-D-Schaltungen zu bauen, zu verändern Fluidik-Kanäle und direkte horizontale Wachstum der Nanodrähte und Nanoröhren.

Ein macropunching Methode wurde in der verarbeitenden Industrie angewendet worden, um macropatterns in einem Blech für mehr als hundert Jahren zu schaffen. Motiviert durch diesen Ansatz haben wir eine micropunching Lithographie-Methode (MPL), um die Hindernisse der Strukturierung leitfähiger Polymere und Erzeugung Seitenwand Muster überwinden entwickelt. Wie die macropunching Methode, die MPL enthält auch zwei Operationen (Abb. 1): (i) Schneiden, und (ii) Zeichnung. Die "Schneiden" Operation wurde auf Muster drei leitende Polymere ^4, Polypyrrol (PPy), Poly (3,4-ethylenedioxythiophen)-Poly (4-styrolsulfonat) (PEDOT) und Polyanilin (PANI) aufgebracht ist. Es wurde auch verwendet, um zu erstellen Al Mikrostrukturen ⁷. Die gefertigten Mikrostrukturen von leitfähigen Polymeren haben als Feuchtigkeit ^8, chemischen ^{8, 9} und Glukose-Sensoren eingesetzt. Kombinierte Mikrostrukturen von Al und leitende Polymere wurden verwendet, um Kondensatoren und verschiedenen Heteroübergänge ^9,10,11 herzustellen. Das "Schneiden" Operation wurde auch eingesetzt, um Submikron-Muster, wie 100 zu generieren - und 500-nm-weiten PPy Linien sowie 100-nm breiten Au-Drähte. Die "Zeichnung" Operation wurde für zwei Anwendungen eingesetzt: (i) produzieren Au Seitenwand Muster auf Polyethylen hoher Dichte (HDPE) Kanäle, die für den Aufbau 3D-Mikrosystemen ^12,13,14 verwendet werden könnten, und (ii) fabrizieren Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikrosäulen auf HDPE Substrate zur Erhöhung der Kontaktwinkel des Kanals ^15.

Protokoll

A. Schematische Darstellung der MPL

Das Verfahren umfasst macropunching "Schneiden" und "Zeichnung" Operationen. Das "Schneiden" Betrieb nimmt Formen von scharfkantigen konvexen Strukturen und umfasst drei grundlegende Schritte (Abb. 1 (A1-A3)). Zuerst legen ein Blech auf einem starren Substrat (1 (a1)). Zweitens bringen eine Si-Form und das Substrat in physischen Kontakt durch eine hohe Kraft. Während dieser zweiten Schritt wird der Teil des Metalls direkt unter konvexen Form Strukturen zuerst aus der benachbarten Metall durch die konvexe Form Strukturen geschnitten und dann auf dem Boden der konkaven Must....

Diskussion

Informationen zur Fehlerbehebung: Kritische Punkte in Bezug auf Erzeugung von ein-und mehrlagige Mikrostrukturen von leitfähigen Polymeren und Metallen durch das "Schneiden" Operation: (1) Die Temperatur der Prägung sorgt Fließfähigkeit des Zwischen-PMMA-Schicht, die optimale Ergebnisse erzeugt. Es ist ratsam, an der unteren Grenze des Bereiches starten und Temperatur allmählich erhöht, wenn die gewünschten Ergebnisse nicht erreicht werden. Zu hohe Temperaturen kann die leitende Polymerschicht.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Name des Reagenzes	Firma	Katalog-Nummer	Kommentare
PMMA	Sigma-Aldrich Co.	495C9	Das Lösungsmittel ist cholorobenzene. Behandeln PMMA-Lösung unter einer Abzugshaube mit ausreichender Belüftung. Atmen Sie die Dämpfe. Verweisen auf die Sicherheitsdatenblätter zum sicheren Umgang Anweisungen.
PPy	Sigma-Aldrich Co.	-	5 Gew.% in Wasser. Wie erhalten verwendet.
PEDOT-PSS	HC Starck Co.	Baytron P HC V4	Proprietäre Lösungsmittel. Wie erhalten verwendet.
Späni	Sigma-Aldrich Co.	-	Wasserlöslicher Form. Wie erhalten verwendet.
Heißprägemaschine	JenoptikMikrotechnik Co.	HEX 01/LT
Sputter-Maschine	Cressington Co.	208HR
FIB-Maschine	Zeiss Co.	Crossbeam FIB 1540 XB
Spin Coater	Headway Reseach Co.	PWM32-PS-R790 Spinner-System
RIE-Maschine	Technics MicroRIE Co.	-
Fotolack	Shipley Co.	S1813
PDMS	Dow Corning	Sylgard 184 Siliconelastomer Kit
HDPE-Folie	US Plastic Integrieren	-
PMMA-Tafel	Cyro Co.	-
Beidseitig selbstklebende Band	Scotch Co.	-
Einzel-Klebeband	Delphon Co.	Ultratape # 1310
Glasmikropipetten	FHC Co.	30-30-1
Beschneiden	Office Depot Co.	Papierklammer
Luftbefeuchter	Vicks Co.	Filter frei Luftbefeuchter