Name: Strukturierung via Optical Saturable Transitions - Herstellung und Charakterisierung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung subwellenlängiger Nanostrukturen durch optische lithografische Sättigungsübergänge mit photochromen Molekülen auf Silizium. Diese Methode überwindet die Beugungsgrenze konventioneller Verfahren.

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Vielen Dank an Michael Knutson, Paul Hamric, Greg Scott und Chris Landes für hilfreiche Diskussionen und Unterstützung im Zusammenhang mit dem kundenspezifischen Probenhalter für inerte Atmosphäre und Unterstützung in der Maschinenwerkstatt für Studenten der University of Utah. P.C. erkennt das NSF GRFP unter Grant No. 0750758. P.C. erkennt das Nanotechnology Training Fellowship der University of Utah an. R.M. dankt einen NSF CAREER Award Nr. 1054899 und die Finanzierung durch die USTAR Initiative.

HINWEIS: führen Sie alle folgenden Schritte unter Reinraumbedingungen der Klasse 100 oder besser. 1. Probenvorbereitung <ol><li> Reinigen Sie einen 2 &quot;Durchmesser Silizium-Wafer mit Buffered Oxide Etch (BOE) Lösung (6 Teile 40% NH 4 F und 1 Teil 49% HF) für 2 min (Achtung: Gefährliche Chemikalien). Wählen diese Ätzzeit um alle organischen Verbindungen oder Verunreinigungen auf der Oberfläche zu entfernen. Spülen mit VE-Wasser (DI) für ca. 5 min. Dry-Wafer mit trockenem N 2. HINWEIS: Arbeiten Sie niemals allein bei der Verwendung von HF. Trägt immer eine Schutzbrille mit Gesichtsschutz und persönliche Schutzausrüstung (PSA) im Falle von Leckagen. Beitrag Richtlinien für die Verwendung und Handhabung von HF Abfall im Labor, wo das Ätzen durchgeführt wird. Hinweis: Die Schritte 1.2 bis 1.7 sind nur für den elektrochemischen Verriegelung. Bei Durchführung Verriegelung über Auflösung fahren Sie mit Schritt 2. </li><li> Die Festlegung der Arbeitselektrode, Sputter 100 nm von Platin (Pt) auf die saubere &quot;Durchmesser silic 2auf dem Wafer. </li><li> Vor dem Ätzen der Platin-Dünnfilm, reinigen Sie die RIE-Kammer von Verunreinigungen oder übriggebliebene Photoresist von früheren Trockenätzungen. </li><li> Abpumpen der Kammer, bis ein Basisdruck von 1 × 10 -5 Torr erreicht. Stellen Sie sicher, dass die HF-Leistung auf 200 W eingestellt ist und die Flussraten für den Sauerstoff und Argon auf 50 sccm und 10 sccm eingestellt. Starten Sie den Ar / O2-Plasma und führen Sie für mindestens 1 Std. </li><li> Schalten Sie den Ar / O 2 -Plasma und lassen Sie das Entlüftungskammer für ca. 10 min. </li><li> Um die Platin-Dünnfilmoberfläche zu ätzen, laden Sie die Probe in die RIE-Kammer und der Pumpe in die Kammer bis auf einen Basisdruck von 1 × 10 -5 Torr. Dieses Mal stellen Sie die Argondurchfluss auf 0 sccm. Starten Sie den O 2 -Plasma und lassen Sie diesen Vorgang für 30 Minuten laufen. </li><li> Schalten Sie den O2-Plasma und ließ die Kammer zu entlüften 10 min. </li></ol> 2. Thermal Evaporation von Photochrome Molecule mit benutzerdefinierten Low Temperatur Verdampfer (LTE) <ol><li> Füllen AlO2 Boot mit 30 mg BTE und laden in eigene LTE Quelle (Abbildung 6). </li><li> Last Silizium-Wafer in die Probenhalterung. </li><li> Dichtungskammeröffnungen und Pumpenkammer auf einen Basisdruck von 1 x 10 -6 Torr. </li><li> Dampfe das BTE bei einer Solltemperatur von 100 ° C, mit einer Filmdicke von 30 nm. </li><li> Unmittelbar nach der Verdampfung, Überschwemmung beleuchten die Probe 5 min UV, um die BTE Material in die geschlossene Form zu überführen, 1c. </li><li> Um die Stichprobengröße zu definieren, zu spalten, ein kleines Stück des Wafers mit einer Diamantschreiber, um eine Linie von der Kante der Siliziumoberfläche verkratzen. Besorgen Sie sich die Wafer auf beiden Seiten der Ritzlinie und biegen Sie die Wafer nach unten, bis es an der Kristallebene bricht. </li><li> Führen Profilometermessungen zu validieren BTE Dünnschichtdicke. Um dies zu tun, kratzen die Probe mit einem feinen Rand Pinzette. Messen Sie die Schritthöhe herm Diese Kratzer, die die Differenz in der Höhe zwischen der linken und rechten Cursorposition. HINWEIS: Ungenauigkeiten in der Filmdicke wird in Abweichungen in Belichtungsdosis führen. </li><li> Shop verbleibende Probe in N 2 gefüllten Handschuhfach. </li></ol> 3. Den Forderungen HINWEIS: Führen Sie alle Aufnahmen unter Inertatmosphäre Bedingungen zu einer Verschlechterung der Probe zu verhindern. <ol><li> Spalten die Probe, indem der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2.6 beschrieben. </li><li> Lastprobe in einer inerten Atmosphäre Probenhalter. </li><li> Montieren inerten Probenhalter auf der Bühne. Purge Probe mit N 2. </li><li> Expose der Probe auf die gewünschte Belichtungszeit mit einem Interferometer, wie das in Figur 8 gezeigt. </li></ol> 4. Elektrochemische Oxidation mit Hilfe von drei Elektroden-Zelle HINWEIS: Führen Sie die Elektrochemie unter Inertatmosphäre Bedingungen zu einer Verschlechterung der Probe zu verhindern. <ol><li> Klemmen Sie ein sauberes Glasfläschchen auf der heißen Platte. Einen sauberen Rührstab in dem Fläschchen. Schalten Sie den Rührer. </li><li> Reinigen Sie eine neue Kupfer-Clip mit Methanol. Reinigen Sie die Platin-Gegenelektrode mit Methanol. </li><li> Mit einem sauberen Kupfer Clip, Clip die Probe durch eines der Löcher in der Teflon-Verschlusskappe. Achten Sie darauf, nur auf der exponierten Platin Clip. </li><li> Legen Sie die Teflon Verschlusskappe auf das Fläschchen. Befestigen Sie das rote Kabel an der Platin-Gegenelektrode und das schwarze Kabel auf die Kupferklammer Halten der Probe. </li><li> Mit einem sauberen Spritze, füllen Sie das Fläschchen mit gefiltertem deionisiertem (DI) Wasser durch das zweite Loch in der Teflon-Verschlusskappe. Füllen Sie so hoch, ohne das Eintauchen einer der blanken Platin auf die Probe. </li><li> Blasen von Stickstoff durch das Wasser für 3-5 min. Schalten Sie den Stickstoff. </li><li> Legen Sie die Referenzelektrode in der zweiten Bohrung in der Teflon-Verschlusskappe. Befestigen Sie das weiße Kabel auf die Referenzelektrode. Überprüfen Sie, um sicherzustellen, dass keiner der blanke Platin o machenn die Probe eingetaucht. </li><li> Mit einem voltammograph, stellen Sie die Oxidationsspannung auf 0,5 V / sec. </li><li> Nachdem die gewünschte Oxidationszeit abgelaufen ist, schalten Sie das Gerät auf die voltammograph aus. </li><li> Entfernen Sie die rot, schwarz, weiß und Clips aus dem Platin-Gegenelektrode, Kupfer-Clip, und Bezugselektrode. </li><li> Expose der Probe für 5 min UV-Licht. </li></ol> 5. Beispiel Entwicklung - Elektrochemische Locking HINWEIS: Führen Sie die Entwicklung unter Inertatmosphäre Bedingungen zu einer Verschlechterung der Probe zu verhindern. <ol><li> Entwickeln der Probe in filtriert 5 (wt%) Isopropanol, 95 (Gewichts-%) Ethylenglykol für die gewünschte Zeitdauer. Hinweis: In der Regel 50 nm Proben werden für 30 bis 60 s entwickelt, während 80 nm Proben werden für 60 bis 180 Sekunden entwickelt. </li><li> Trockenen Probe mit trockenem N 2. </li><li> Unmittelbar Probe aussetzen 5 min von UV. </li></ol> 6. Proben Entwicklung - Auflösung Locking </em&gt; HINWEIS: Führen Sie die Entwicklung unter Inertatmosphäre Bedingungen zu einer Verschlechterung der Probe zu verhindern. <ol><li> Unter Verwendung von 100 ml Ethylenglykol in einer sauberen Glasbecher, zu entwickeln der belichteten Probe für die gewünschte Entwicklungszeit. </li><li> Trockenen Probe mit trockenem N 2. Unmittelbar Probe aussetzen 5 min von UV. </li></ol> 7. Mehrfachbelichtung <ol><li> Beim Arbeiten mit Mehrfachbelichtung wiederholen Sie die Schritte 3-6 mit einer Übersetzung der Probe in Bezug auf die Optik. </li></ol>

<ol><li>Brimhall, N., Andrew, T. L., Manthena, R. V., Menon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breaking+the+far-field+diffraction+limit+in+optical+nanopatterning+via+repeated+photochemical+and+electrochemical+transitions+in+photochromic+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Breaking the far-field diffraction limit in optical nanopatterning via repeated photochemical and electrochemical transitions in photochromic molecules.</a> Physical Review Letters. 107 (20), 205501(2011).</li>
<li>Cantu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subwavelength+nanopatterning+of+photochromic+diaryethene+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Subwavelength nanopatterning of photochromic diaryethene films.</a> Applied Physics Letters. 100 (18), 183103(2012).</li>
<li>Cantu, P., Andrew, T. L., Menon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanopatterning+of+diarylethene+films+via+selective+dissolution+of+one+photoisomer%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanopatterning of diarylethene films via selective dissolution of one photoisomer.</a> Applied Physics Letters. 103 (17), 173112(2013).</li>
<li>Abbe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beitr%C3%A4ge+zur+Theorie+des+Mikroskops+und+der+mikroskopischen+Wahrnehmung%5BTitle%5D)+AND+%22Archiv+f%C3%BCr+mikroskopische+Anatomie%22%5BJournal%5D)">Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung.</a> Archiv für mikroskopische Anatomie. 9 (1), 413-418 (1873).</li>
<li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Achieving+%CE%BB%2F20+resolution+by+one-color+initiation+and+deactivation+of+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Achieving λ/20 resolution by one-color initiation and deactivation of polymerization.</a> Science. 324 (5929), 910-913 (2009).</li>
<li>Fischer, J., von Freymann, G., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+materials+challenge+in+diffraction-unlimited+direct-laser-writing+optical+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">The materials challenge in diffraction-unlimited direct-laser-writing optical lithography.</a> Advanced Materials. 22 (32), 3578-3582 (2010).</li>
<li>Mirkin, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beam+pen+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Beam pen lithography.</a> Nature Nanotechnology. 5, 637-640 (2010).</li>
<li>Xie, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manipulating+spatial+light+fields+for+micro-+and+nano-photonics%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+E%3A+Low-dimensional+Systems+and+Nanostructures%22%5BJournal%5D)">Manipulating spatial light fields for micro- and nano-photonics.</a> Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 44, 1109-1126 (2012).</li>
<li>Leroy, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+metal-insulator+transition+in+vanadium+dioxide+films+induced+by+an+electrical+pulsed+voltage+over+nano-gap+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-speed metal-insulator transition in vanadium dioxide films induced by an electrical pulsed voltage over nano-gap electrodes.</a> Applied Physics Letters. 100 (21), 213507(2012).</li>
<li>Carr, D., Sekaric, L., Craighead, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+nanomechanical+resonant+structures+in+single-crystal+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Measurement of nanomechanical resonant structures in single-crystal silicon.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 16 (6), 3821-3824 (1998).</li>
<li>Wilhelmi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+nanostructured+materials+with+a+focused+ion+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Japanese+Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of nanostructured materials with a focused ion beam.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 47 (6), 2010-5014 (2008).</li>
<li>Hell, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Far-field+optical+nanoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Far-field optical nanoscopy.</a> Science. 316 (5828), 1153-1158 (2007).</li>
<li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint lithography.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 14, 4129(1996).</li>
<li>Guillemette, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+topography+induces+3D+self-orientation+of+cells+and+extracellular+matrix+resulting+in+improved+tissue+function%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+Biology%22%5BJournal%5D)">Surface topography induces 3D self-orientation of cells and extracellular matrix resulting in improved tissue function.</a> Integrative Biology. 1 (2), 196-204 (2009).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die Herstellung, der Versuchsaufbau und die damit verbundenen Betriebsabläufe der Strukturierung über optische Sättigungsübergänge (POST) wurden beschrieben. Durch die Ausnutzung der linearen Schalteigenschaften thermisch stabiler photochromer Moleküle bietet POST neue Perspektiven zur Umgehung der Fernfeldbeugungsgrenze. 1-2,4
Die bisherige Langzeitlagerung der Proben wurde durch die Lagerung der Proben unter N2, direkt nach der ersten Verdampfung, gelöst. 2 D...

Optische Lithographie ist von zentraler Bedeutung bei der Herstellung von Nanostrukturen und Geräte. Erhöhte Fortschritte in neue Lithographietechniken hat die Fähigkeit, neue Generationen von neuartigen Geräten zu ermöglichen. 8-11 In diesem Artikel wird eine Überprüfung einer Klasse von optischen Lithographietechniken, die tiefen Unterwellenlängenauflösung mit Hilfe neuartiger photo Moleküle zu erreichen präsentiert. Dieser Ansatz wird als Strukturierung über Optical-Saturable Transitions (POST). 1-3 POST ist ein neuartiges Nanotechnik, die auf einzigartige Weise die Ideen der Sättigung optische Übergänge von photochromen Moleküle, insbesondere (1,2-Bis (5,5&#39;-Dimethyl-2,2&#39;-bithiophen-yl)) perfluorocyclopent-1-en. Umgangssprachlich wird diese Verbindung als BTE, Bild 1, wie sie in der stimulierten Emission-Depletion (STED) Mikroskopie 12 verwendet, bezeichnet, mit Interferenzlithographie, die es ein leistungsfähiges Werkzeug für larg machtE-Fläche parallel Nano tiefer Subwellenlängen Merkmalen auf einer Vielzahl von Oberflächen mit möglichen Erweiterung zu 2- und 3-Dimensionen. Die photochrome Schicht ist ursprünglich in einem homogenen Zustand. Wenn diese Schicht auf eine gleichmäßige Ausleuchtung des λ 1 ausgesetzt wird, wandelt es sich in die zweite isomere Zustand (1c), Figur 2 ist. Dann wird die Probe mit einem fokussierten Knoten λ 2, der die Probe in der ersten isomeren Zustand (wandelt exponierten 1o) überall außer in der näheren Umgebung des Knotens. Durch Steuern der Belichtungsdosis, kann die Größe des nicht umgesetzten Region beliebig klein gemacht werden. Eine nachfolgende Fixierschritt von einem der Isomere kann selektiv und irreversibel konvertiert werden (verriegelt) in eine 3. Zustand (schwarz), um das Muster zu verriegeln. Als nächstes wird die Schicht gleichmßig auf λ 1, die alles außer dem gesperrten Bereich wandelt wieder auf den ursprünglichen Zustand ausgesetzt. DieSchrittfolge kann mit einer Verschiebung der Probe relativ zu der Optik wiederholt werden, was zu zwei gesperrten Bereichen, deren Abstand kleiner ist als die Fernfeld-Beugungsgrenze. Daher kann jede beliebige Geometrie in einem &quot;Dot-Matrix&quot; Mode strukturiert werden. 1-3

<table><tbody><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>P/7500/15</td><td>ACHTUNG: entzündlich, gute Belüftung verwenden und alle Zündquellen vermeiden.</td></tr><tr><td>Gepuffertes Oxidätzen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Ricca Chemical</td><td>48-293-2&nbsp;</td><td>ACHTUNG: brennbar, gute Belüftung verwenden und alle Zündquellen vermeiden.</td></tr><tr><td>Ethylenglykol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>324558</td><td>ACHTUNG: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken</td></tr><tr><td>Siliziumwafer</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diamond Scribe</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glasbecher</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pinzette</td><td>Ted Pella</td><td>5226</td><td></td></tr><tr><td>Reaktives Ionenätzsystem</td><td>Oxford</td><td>Plasma Lab 80 Plus</td><td></td></tr><tr><td>Inert Atmosphären-Probenhalter</td><td>Eigenentwickelter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polarisationsstrahlteiler-Würfel</td><td>Thorlabs</td><td>PBS052</td><td></td></tr><tr><td>HeNe Laser</td><td>Melles Griot</td><td>25-LHP-171</td><td>ACHTUNG: Tragen Sie eine Schutzbrille</td></tr><tr><td>Halbwellenplatten</td><td>Thorlabs</td><td>WPH05M-633</td><td></td></tr><tr><td>Thermischer Verdampfer</td><td>Proprietärer hauseigens entwickelter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TMV Super</td><td>TM Vacuum Products</td><td>TMV Super</td><td></td></tr><tr><td>Voltammograph</td><td>Bioanalytical Systems</td><td>CV-37</td><td></td></tr><tr><td>Kurzwellen-UV-Lampe 365&nbsp; nm</td><td>UVP Analytik Jena Unternehmen</td><td>UVGL-25</td><td>ACHTUNG: Tragen Sie eine UV-Schutzbrille</td></tr></tbody></table>

strukturierung via optical saturable transitions - herstellung und charakterisierung

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung und Charakterisierung von Nanostrukturen unter Verwendung einer neuartigen nanolithographischen Technik namens Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). Bei dieser Technik werden die chemischen Eigenschaften organischer photochromer Moleküle, die Einzelphotonenreaktionen durchlaufen, ausgenutzt, was eine schnelle Top-Down-Nanostrukturierung über große Flächen bei geringer Lichtintensität ermöglicht und dadurch die Umgehung der Fernfeldbeugungsbarriere ermöglicht. 4 Einfache, kostengünstige, hochauflösende und hochauflösende Alternativen zur Nanostrukturierung werden untersucht, wie z. B. die Zwei-Photonen-Polymerisation5,6, die Strahl-Pen-Lithographie (BPL)7, die Rasterelektronenstrahl-Lithographie (SEBL) und die Strukturierung des fokussierten Ionenstrahls (FIB). Multiphotonen-Ansätze erfordern jedoch hohe Lichtintensitäten, die ihr Potenzial für einen hohen Durchsatz einschränken und einen geringen Bildkontrast bieten. Obwohl Elektronen- und Ionenstrahl-Lithographieverfahren eine höhere Auflösung bieten, ist der serielle Charakter des Prozesses auf langsame Schreibgeschwindigkeiten beschränkt, was auch die Strukturierung von Merkmalen über große Flächen verhindert. Die Beam-Pen-Lithographie ist ein Ansatz zur parallelen optischen Nahfeldlithographie. Der Abstand zwischen der Quelle des Strahls und der Oberfläche des Fotolacks muss jedoch extrem genau kontrolliert werden, um eine gute Gleichmäßigkeit des Musters zu erzielen, und dies ist bei großen Strahlarrays sehr schwierig zu erreichen. Die Strukturierung über optische sättige Übergänge (POST) ist eine alternative optische Nanostrukturierungstechnik zur Strukturierung der Subwellenlängenmerkmale1-3. Da diese Technik einzelne Photonen anstelle von Elektronen verwendet, ist sie extrem schnell und benötigt keine hohen Lichtintensitäten1-3, was die Tür zu einer massiven Parallelisierung öffnet.

Proben hergestellt: Verschiedene Oxidationszeiten wurden durch die Rasterkraftmikroskopische Aufnahmen in Abbildung 3 zu einem Oxidationsspannung von 0,85 V von Cyclovoltammetrie bestimmt dargestellt aus. Die 50 nm dicken Filme wurden in eine stehende Welle bei λ = 647 nm der Periode von 400 nm für 60 Sekunden bei einer Leistungsdichte von 0.95 mW / cm 2 belichtet. Da die Oxidationszeit von 10 min bis 25 min erhöht wird, kann man deutlich sehen, e...

Wir berichten, dass die Beugungsgrenze der konventionellen optischen Lithographie überwunden werden kann, indem die Übergänge organischer photochromer Derivate ausgenutzt werden, die durch ihre Photoisomerisierung bei niedrigen Lichtintensitäten induziert werden. 1-3 Dieser Artikel beschreibt unsere Herstellungstechnik und zwei Verriegelungsmechanismen, nämlich: Auflösung eines Photoisomers und elektrochemische Oxidation.

Strukturierung via Optical Saturable Transitions - Herstellung und Charakterisierung

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, Subwellenlängen-Nanostrukturen mithilfe einer neuartigen Einzelphotonen-Optolithografie-Technik herzustellen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Schicht eines photochromen Moleküls auf ein Siliziumsubstrat aufgebracht wird. In einem zweiten Schritt wird die Probe mit ultraviolettem Licht kurzer Wellenlänge bestrahlt, wodurch die offenen Ringisomere in geschlossene Ringisomere umgewandelt werden. Anschließend wird die Probe mit einer stehenden Welle beleuchtet, um die Moleküle in die offene Ringform zurückzuverwandeln, mit Ausnahme der unmittelbaren Umgebung der Knotenpunkte. Durch optische Sättigung dieses Übergangs verbleiben die Moleküle des geschlossenen Ringisomers in einem Bereich, der deutlich kleiner ist als die Beugungsgrenze im Fernfeld. Schließlich wird die Probe in ein polares Lösungsmittel gebracht, in dem das geschlossene Ringisomer schneller löslich ist als das offene Ringisomer, wodurch nanoskalige Topographien zurückbleiben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Strukturierung mittels optisch sättigbarer Übergänge eine alternative optische Nanolithographie-Methode zur Erzeugung von subwellenlängenstrukturen darstellt.Die Hauptvorteile dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der Rasterelektronenstrahllithografie bestehen darin, dass die Strukturierung über optische anregbare Übergänge um Größenordnungen schneller erfolgen kann, präzisere Strukturierung ermöglicht und einfacher und kostengünstiger zu realisieren ist. Den Ablauf wird Precious Cantu, eine Doktorandin aus meinem Labor, demonstrieren. Für dieses Protokoll ist erforderlich, dass alle Schritte in einem Reinraum der Klasse 100 oder besser durchgeführt werden.Um die Probe für das Auflösungs-Locking vorzubereiten, beginnen Sie mit einer zwei Zoll großen Siliziumwafer, die mit einer gepufferten Oxidlösung gereinigt und mit trockenem Stickstoff getrocknet wurde. Mit dem Wafer in der Hand fahren Sie mit dem Schritt der thermischen Verdampfung fort. Dieses Labor verwendet einen maßgeschneiderten Niedertemperatur-Verdampfer; laden Sie den Wafer in den Probenträger des Verdampfers und befestigen Sie anschließend den Träger am Verdampfer. Für dieses Protokoll wurde ein Aluminiumoxid-Boot mit 30 Milligramm BTE befüllt.Laden Sie dieses Boot in die Quelle. Füllen Sie den Brunnen des Verdampfers, indem Sie die Kammeranschlüsse verschließen und die Kammer auf einen Basisdruck von 10 hoch minus sechs Tor evakuieren. Verdampfen Sie anschließend das BTE bei einer Solltemperatur von 100 Grad Celsius mit einer Schichtdicke von etwa 30 Nanometern.Sofort nach Abschluss des Verdunstungsprozesses und nachdem das System geöffnet werden kann, demontieren Sie die Probe. Bringen Sie sie anschließend in eine Handschuhbox mit Stickstoffatmosphäre und UV-Lampe. Hier wurde die Probe in die Handschuhbox eingebracht.Innerhalb der Handschuhbox. Die Probe sollte so positioniert werden, dass sie gleichmäßiger UV-Beleuchtung ausgesetzt ist. Belichten Sie die Probe fünf Minuten lang mit UV-Licht, um BTE in die geschlossene Form umzuwandeln.Nach der UV-Bestrahlung entnehmen Sie eine Probeportion zur Charakterisierung. Verwenden Sie dazu einen Diamantschreiber, um einen kleinen Bereich zu definieren, indem Sie eine Linie vom Rand der Siliziumoberfläche kratzen. Halten Sie dann die Wafer auf beiden Seiten der Linie fest und biegen Sie sie nach unten, bis sie entlang der Kristallebene brechen.Der kleinere Teil wird nach Entnahme aus der Handschuhbox zur Charakterisierung verwendet. Bringen Sie das kleine Probenstück zur Bestimmung der BTE-Schichtdicke an ein Profilometer. Zur Durchführung der Messung verwenden Sie feine Spitzzangen, um eine Kratzspur auf der Wafer-Oberfläche der Probe anzubringen.Danach die Stufenhöhe von diesem Kratzer messen. Nach der Messung der BTE-Schichtdicke zur Probe in der Handschuhbox zurückkehren, um sie der Belichtung vorzubereiten. Die Arbeit erfolgt in der Inertatmosphäre der Handschuhbox.Verwenden Sie einen Diamantschreiber, um den Wafer zu spalten und ein Stück zur Belichtung abzubrechen. In diesem Fall beträgt die Größe des Stücks etwa einen Quadratzentimeter. Legen Sie das größere Stück beiseite und nehmen Sie einen Probenhalter für Inertatmosphäre.Laden Sie die Expositionsprobe in den Probenhalter. Bereiten Sie das Entfernen des Probenhalters aus der Handschuhbox vor. Entfernen Sie den Probenhalter, sobald er bereit ist, um ihn zum Interferometer zu bringen.Bringen Sie am Interferometerstativ den Probenhalter für Inertatmosphäre auf dem Probentisch an. Nachdem er positioniert ist, schließen Sie eine Stickstoffleitung an den Probenhalter an. Öffnen Sie den Anschluss am Probenhalter, um die Probe mit Stickstoff zu spülen.Dann schließen Sie den Hahn. Halten Sie die Stickstoffleitung an ihrem Platz und verwenden Sie das Interferometer, um die Probe der gewünschten Belichtung auszusetzen.Zeit nach der Belichtung mit dem Interferometer die Inertatmosphäre, den Probenhalter und die Probe entfernen. Diese zurück in die Handschuhbox bringen und dort platzieren. Wenn sich die Probe in der Handschuhbox befindet, einen sauberen Glasbecher mit 100 Milliliter Ethylenglykol bereitstellen.Entfernen Sie die belichtete Probe aus dem Halter und legen Sie sie für die gewünschte Entwicklungszeit in das Becherglas. Sobald die Entwicklungszeit abgelaufen ist, nehmen Sie die Probe aus dem Becherglas heraus. Sie trocknet schnell in der Stickstoffatmosphäre.Danach so schnell wie möglich die Probe einbetten, um sie mit UV-Licht zu beleuchten, und fünf Minuten lang belichten. Dies ist eine Darstellung der Dicke molekularer Schichten in Abhängigkeit von der Entwicklungszeit für die beiden Formen von BTE-Molekülen. Die Daten für die offene Form sind mit einer blauen Linie verbunden.Die Daten für die geschlossene Form sind mit einer roten Linie verbunden. Das Diagramm zeigt die höhere Löslichkeit des Moleküls in der geschlossenen Form in polaren Lösungsmitteln. Um diese Daten zu sammeln, wurde die Hälfte einer Probe in die geschlossene Form und die andere Hälfte in die offene Form umgewandelt.Die Probe wurde in Ethylenglykol für mehrere unterschiedliche Entwicklungsdauern entwickelt, und anschließend wurde die Dicke der verbleibenden Schicht mit einem Profilometer gemessen. Hier sind Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahmen von Mustern, die bei einfachen Entwicklungsexpositionen in der Probenhalterung unter Inertatmosphäre erhalten wurden. Die Strukturbreiten betragen 196 Nanometer, 160 Nanometer und 85 Nanometer.Letzteres entspricht einer Linienbreite von etwa Lambda. Über 7,4. Daten aus mehreren Belichtungen sind in einem Diagramm der Linienbreite in Abhängigkeit von der Belichtungszeit mit Kreuzen dargestellt.Zum Vergleich stellt die blaue Kurve die Vorhersage eines einfachen Modells dar, das eine einfallende sinusförmige Beleuchtung mit einer Periode von 457 Nanometern annimmt und die Belichtungsschwelle als einzigen Anpassungsparameter verwendet. Nach dem Ansehen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man eine Super-Resolution-Strukturierung mittels optischer anregbaren Übergänge umsetzt.

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Forschung

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Engineering

Ingenieurwesen

Non-Fouling-PEG Silan-Monoschicht wurde von einzeln adressierbaren ITO-Elektroden auf Glas durch Anlegen einer reduktiven Potential desorbiert. Elektrochemisches Abtragen von PEG-Silan-Schicht aus ITO-Mikroelektroden für die Zelladhäsion erlaubt, in einem räumlich definierten Weise erfolgen, mit zellulären Mustern entsprechenden eng an die Elektrode Muster.

Patterning Cells auf optisch transparenten Indium-Zinn-Oxid-Elektroden

Verwendung von photonischen Kristall langsam Lichtwellenleiter und Hohlräume wurde weithin von der Photonik-Community in vielen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Deshalb Herstellung und Charakterisierung dieser Geräte sind von großem Interesse. Dieses Papier umreißt unsere Herstellungstechnik und zwei optische Charakterisierungsmethoden, nämlich: interferometrischen (Wellenleiter) und Resonanzstreuung (Hohlräume).

Herstellung und Charakterisierung von Photonic Crystal Langsam Lichtwellenleitern und Hohlräume

Wir entwickeln und charakterisieren eine ungeordnete Polymer Optical Fiber, die quer Anderson-Lokalisierung verwendet als neuartige Wellenleiter-Mechanismus. Diese mikrostrukturierten Faser kann eine kleine lokalisierte Strahl mit einem Radius, der vergleichbar mit dem Strahlradius von herkömmlichen optischen Fasern transportieren.

Herstellung und Charakterisierung von Disordered Optische Polymerfasern für Quer Anderson Localization of Light

Dieses Protokoll beschreibt eine Mikro-kompatible Methode zur Zellstrukturierung auf SiO 2. Eine vordefinierte Parylene-C Design ist fotolithographisch auf SiO 2-Wafer gedruckt. Nach der Inkubation mit Serum (oder andere Aktivierungslösung) Zellen anhaften speziell auf (und wachsen nach der Konformität) zugrunde liegenden Parylene-C, und dabei von SiO 2-Regionen zurückgeschlagen.

Musterbildung auf Photolithographische Definierte Parylene-C: SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Substrate

Parametrische optomechanische Anregungen wurden kürzlich in mikrofluidischen optomechanischen Resonatoren mittels optischem Strahlungsdruck und stimulierter Brillouin-Streuung experimentell nachgewiesen. In diesem Artikel wird die Herstellung dieser mikrofluidischen Resonatoren zusammen mit Methoden zur Erzeugung und Verifizierung optomechanischer Schwingungen beschrieben.

Herstellung und Prüfung von Mikrofluidik-Optomechanische Oszillatoren

Die Herstellung von kontrastreichen Gittern als paralleles spektrumspaltendes dispersives Element in einer konzentrierten Photovoltaikanlage wird demonstriert. Herstellungsprozesse wie Nanoimprint-Lithographie, TiO2-Sputtern und reaktives Ionenätzen werden beschrieben. Die Ergebnisse der Reflexionsmessung werden zur Charakterisierung der optischen Leistung verwendet.

Herstellung von High Contrast Roste für die Spectrum Splitting dispersives Element in einer konzentrierten Photovoltaik-Anlage

Mehrfarbige Fluoreszenzdetektion in der Tröpfchenmikrofluidik beinhaltet typischerweise sperrige und komplexe Epifluoreszenzmikroskop-basierte Detektionssysteme. Hier beschreiben wir ein kompaktes und modulares mehrfarbiges Detektionsschema, das ein Array von optischen Fasern verwendet, um mehrfarbige Daten, die von einem einzigen Photodetektor gesammelt wurden, zeitlich zu kodieren.

Mehrfarbenfluoreszenzdetektion für Droplet Mikrofluidik Verwendung von Optical Fibers

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D photonischer Kristall Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser Quarzfasern (optische Nanofasern) unter Verwendung von Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

Optische Gewebe Phantome sind unverzichtbare Werkzeuge für Kalibrierung und Charakterisierung von optischen bildgebenden Systemen und Validierung von theoretischen Modellen. Dieser Artikel beschreibt eine Methode für die phantom Fertigung, die Replikation von optischen Gewebeeigenschaften und dreidimensionale Gewebestruktur enthält.

Herstellung und Charakterisierung von optischen Gewebe Phantome, die Makrostruktur enthalten

Hier präsentieren wir Ihnen die Protokolle der Differential-Erkennung Analysen der Zeitaufgelösten Infrarot-Schwingungs-Spektroskopie und Elektron Beugung die Beobachtungen der Deformationen der lokalen Strukturen rund um Photoexcited Moleküle in einem einspaltigen ermöglichen Flüssigkristall, indem er eine atomare Perspektive auf die Beziehung zwischen der Struktur und der Dynamik dieses photoaktiven Materials.

Neuartige Techniken zur Beobachtung von Strukturdynamik von Photoresponsive Flüssigkristallen

Dieser Artikel zeichnet den Lebenszyklus eines Siliziumnitrid-Membranresonators nach, vom Design über die Herstellung bis hin zur Charakterisierung.

Herstellung und Charakterisierung von Siliziumnitrid-Membranresonatoren mit hoher Güte

Erfahren Sie die Herstellung subwellenlängiger Nanostrukturen durch optische lithografische Sättigungsübergänge mit photochromen Molekülen auf Silizium. Diese Methode überwindet die Beugungsgrenze konventioneller Verfahren.

Strukturierung via Optical Saturable Transitions - Herstellung und Charakterisierung

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