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

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, Mikro- und Submikronmuster auf der Oberseite, der Seitenwand und der Unterseite eines Polymersubstrats für verschiedene Anwendungen zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem zunächst Zwischen- und Zielpolymerschichten auf einer starren Oberfläche beschichtet werden. Als nächstes werden scharfkantige und abgerundete Formstrukturen hergestellt und verwendet, um das Substrat über die Glasübergangstemperatur des Zwischenpolymers zu prägen, die unter der Schmelztemperatur des Zielpolymers liegt.

Nach dem Abkühlen des Substrats wird die Form entfernt und es kommen Mikro- und Submikronmuster auf den Oberflächen der Polymersubstrate zum Vorschein. Die biomedizinischen Anwendungen der Mikrostanzlithographie stehen an erster Stelle. Die mit dem Schneidvorgang erzeugten PPY-Mikrobiome werden für die Glukosemessung verwendet.

Zweitens können die mit dem Ziehen erzeugten HDP-Kanäle als mikrofluidische Kanäle in Labon-Chip-Vorrichtungen verwendet werden, um die Strömungsreibung des Fluids zu reduzieren. Bei diesem Verfahren wird ein Silikonsubstrat, das mit einem Zwischenpolymer und einem zu druckenden Material beschichtet ist, über die Glasübergangstemperatur des Zwischenpolymers und unter die Schmelz- bzw. Übergangstemperatur des Zielmaterials erhitzt. Anschließend werden die Form und das Substrat unter hohem Druck in physischen Kontakt gebracht, gefolgt von einer anschließenden Abkühlung.

Schließlich werden sie getrennt, wenn ihre Temperaturen unter die Übergangstemperatur des Zwischenpolymers fallen, wodurch der Mustertransfer von der Form auf die Zielschicht abgeschlossen ist. Für dieses Verfahren müssen gefertigte Silikonformen in den erforderlichen Abmessungen mit konventioneller UV-Lithographie hergestellt werden. Bereiten Sie die Zwischenschicht vor, indem Sie eine nicht leitende PMMA-Platte auswählen und auf ein starres, flaches Substrat legen.

Ein einzelnes leitendes Polymer kann nun konventionell mit einer Schleuderbeschichtung auf das Zwischenpolymer aufgesetzt werden. Zusätzlich zu Spinco bedecken mehrere leitende Polymermaterialien den Bereich um die erste leitende Polymerschicht mit Klebeband. Durch Taping und Schleuderbeschichtung können mehrere Schichten an den gewünschten Stellen auf dem Substrat beschichtet werden.

Anschließend prägen Sie das Substrat mit einer Heißprägemaschine für einige Minuten und entformen das Substrat zwischen 80 und 95 Grad Celsius bei 1,5 Millimetern pro Minute. Bei diesem Verfahren wird die oberste Schicht durch eine Kombination aus zwei bzw. drei Polymer- bzw. Metallschichten ersetzt, um mehrschichtige Mikrostrukturen zu erzeugen. Die Herstellung von Heteroübergängen, Dioden und Kondensatoren wird überprüft.

Um eine zweischichtige PPY pdot Hetero-Junction zu erzeugen, wird zunächst eine 10 Mikrometer dicke pdot-Schicht auf die PMMA-Folie aufgebracht. Als nächstes backst du das Substrat bei 80 Grad Celsius eine Stunde lang. Nach dem Backen eine Schleuderschicht mit einer Mikrometer dicken PPY-Folie auf die PDOT-Schicht auftragen und das Substrat fünf Minuten lang backen.

Um zweischichtige Aluminium-Pdot-Dioden zu erzeugen, schleudern Sie eine 10 Mikrometer dicke Pdot-Schicht auf die PMMA-Platte und backen Sie das Substrat eine Stunde lang. Anschließend wird mittels thermischer Verdampfung ein 200 Nanometer dicker Aluminiumfilm auf die pdot-Schicht aufgetragen. Das Substrat sollte mit der Vorderseite nach unten gelegt werden, und der Kammerdruck sollte auf fünf Mikrotouren im Verdampfer eingestellt werden, eine Hochspannung verdampft Aluminiumpellets.

Überwachen Sie den Quarzdickenmonitor, bis 200 Nanometer erreicht sind. Reduzieren Sie dann die Spannung auf Null und entlüften Sie die Kammer, bevor Sie die Probe entnehmen. Zur Erzeugung von dreischichtigen pdot-, PMMA-pdot-Kondensatoren.

Spinco, eine 10 Mikrometer dicke Pdot-Schicht auf die PMMA-Platte auftragen und das Substrat eine Stunde lang herstellen. Anschließend mehrmals bei 1000 U/min drehen, um eine 15 bis 20 Mikrometer dicke PMMA-Folie auf der pdot-Schicht zu erhalten, und das Substrat 30 Minuten lang backen. Nachdem die PMMA-Schicht eingebrannt ist, beschichten Sie eine zwei bis drei Mikrometer dicke Pdot-Schicht auf der PMMA-Folie und backen Sie das Substrat fünf Minuten lang für alle Mikrostrukturen, prägen Sie das Substrat einige Minuten lang mit der Heißprägemaschine, danach entformen Sie die Mikrostrukturen bei 80 bis 95 Grad Celsius bei 1,5 Millimetern pro Minute.

Der Ziehvorgang ähnelt dem Schneiden, verwendet jedoch eine starre Form mit runden Kanten und eine A-P-D-M-S-Form. Außerdem ist eine geringere Einsteckkraft, eine geringere Einsteckgeschwindigkeit und eine höhere Drucktemperatur erforderlich. Beginnen Sie mit der Herstellung von PDMS-Mikrosäulen, indem Sie eine mikrometer dicke Schicht S 1813 auf eine SU-Achterform schleudern.

Die SU eight Form wird mit konventioneller UV-Lithografie erzeugt. Anschließend wird das PDMS bei 1000 U/min auf die mit S 1813 beschichtete SU-Acht-Form geschleudert und die Probe bei 85 Grad Celsius drei Stunden lang auf einer heißen Platte gebacken. Nachdem die PDMS-Schicht ausgehärtet ist, waschen Sie die Probe mit Aceton, um das S 1813 aufzulösen und den dünnen PDMS-Film aus der SU-Acht-Form zu lösen.

So vervollständigen Sie die mikrosäulenförmige PDMS-Folie, legen Sie nun die mikrosäulenförmige PDMS-Folie auf eine 1,5 Millimeter dicke HDPE-Platte, um sie zu bedrucken. Legen Sie eine Aluminiumform mit abgerundeten Kanten auf die PDMS-Folie und das HDPE-Blech und backen Sie sie eine Stunde lang unter Druck. Die Form drückt dann die PDMS-Folie nach unten auf die weiche HDPE-Platte.

Nachdem die Probe auf Raumtemperatur abgekühlt ist, entfernen Sie die Form, um die Herstellung des Kanals auf der HDPE-Platte abzuschließen. Während des Prozesses wird ein Teil dieser mikrosäulenförmigen PDMS-Folie auf den Boden und die beiden Seitenwände des Kanals übertragen. Mit dem MPL-Schneidverfahren wurden einschichtige Mikrostrukturen in PPY, PDOT und SPANI hergestellt.

REM wurde verwendet, um ein 300 Mikrometer breites gerades Linienmuster und ein 50 Mikrometer breites Serpentinen-Mikrodrahtmuster zu analysieren, um die Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit zu testen. Sowohl ein PPPY-Mikrodraht als auch eine ein Quadratzentimeter große PPPY-Film wurden einer relativen Luftfeuchtigkeit von 45 % bis 85 % ausgesetzt. Ihre Empfindlichkeit wurde als Widerstandsänderung gemessen und verglichen. REM wurde verwendet, um mehrere mehrschichtige Mikrostrukturen zu untersuchen, darunter ein 300 Mikrometer breites mikrolinienförmiges PPY pdot, eine Hetero-Junction-Aluminium-pdot-Diode und ein PDOT PMMA pdot-Kondensator unter Verwendung einer Keithley-Sondenstation.

Mit geerdeter pdot-Schicht und einem Vorspannungspotential von minus 20 Volt bis 20 Volt, das an die PPY-Schicht angelegt ist. Die Durchbruchspannungen für die Durchlass- und Rückwärtsdurchbruchspannung des PPY PDOT-Heteroübergangs betrugen fünf Volt bzw. minus acht Volt. Ein Aluminium-pdot-Hetero-Übergang wurde hergestellt, indem die Aluminiumschicht geerdet und ein Bias-Potential von minus fünf Volt bis fünf Volt an die pdot-Schicht angelegt wurde, gemessen bei Raumtemperatur.

Die Durchbruchspannungen im Vor- und Rückwärtsgang betrugen drei bzw. minus 2,5 Volt. Mit der KEITHLEY-Sondenstation wurde ein pdot PMMA PDOT-Kondensator hergestellt und die CV des Kondensators bei Raumtemperatur gemessen. Die gemessene Kapazität des Kondensators bei niederfrequenter Vorspannung betrug etwa 0,06 Picofarad.

Während die theoretisch berechnete Menge 1,38 betrug, wurden picofarad PDMS Mikrosäulen zu A-H-D-P-E Platten gepresst, um Kanalseitenwände zu bilden. Der durchschnittliche Kontaktwinkel des Wassertropfens in HDPE-Kanälen betrug 145,5 Grad. Die PDMS-Mikrosäulen werden verwendet, um die Widerstandsreibung von HDPE-Kanälen zu reduzieren.

Ein Tropfen, der über einen A-P-D-M-S-filmbeschichteten HDPE-Kanal läuft, bewegt sich langsamer als ein Tropfen, der über einen A-P-D-M-S-Mikrosäulen-codierten HDPE-Kanal läuft. Dies ist auf die superhydrophobe Natur des Kanals zurückzuführen, die durch die PDM-Mikrosäulen dargestellt wird. Vergessen Sie bei diesen Verfahren nicht, dass die Arbeit mit Fotolack, leitenden Polymeren und flüchtigen organischen Verbindungen gefährlich sein kann, treffen Sie immer Vorsichtsmaßnahmen, wie z. B. die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung und das Arbeiten in einem gut belüfteten Bereich.