Micropunching litografía para la generación de microempresas y patrones de submicrónicas de sustratos poliméricos

Resumen

Un enfoque litografía micropunching se ha desarrollado para generar micro y submicrónicas patrones de en la parte superior, lateral y las superficies inferiores de substratos de polímeros. Supera los obstáculos de los patrones de polímeros conductores y la generación de los patrones de las paredes laterales. Este método permite una fabricación rápida de características múltiples y está libre de la química agresiva.

Resumen

Polímeros conductores han atraído gran atención desde el descubrimiento de alta conductividad en poliacetileno dopado en 1977 ^1. Ofrecen las ventajas de bajo peso, fácil adaptación de las propiedades y una amplia gama de aplicaciones de ^2,3. Debido a la sensibilidad de los polímeros conductores a las condiciones ambientales (por ejemplo, el aire, las soluciones de oxígeno, la humedad, altas temperaturas y químicos), las técnicas litográficas presentan importantes desafíos técnicos para trabajar con estos materiales ^4. Por ejemplo, los actuales métodos fotolitográficos, tales como ultra-violeta (UV), no son adecuados para modelar los polímeros conductores debido a la implicación de los procesos de grabado húmedo y / o en seco en estos métodos. Además, los actuales micro / nanosistemas principalmente tienen una forma plana ^5,6. Una capa de estructuras se construye sobre las superficies superiores de otra capa de características fabricadas. Varias capas de estas estructuras se apilan para formar numerosos dispositivos sobreun sustrato común. Las superficies laterales de las microestructuras no se han utilizado en la construcción de dispositivos. Por otro lado, los patrones de las paredes laterales podrían ser utilizados, por ejemplo, para construir circuitos en 3-D, modificar los canales fluídicos y el crecimiento directo horizontal de nanocables y nanotubos.

Un método macropunching se ha aplicado en la industria manufacturera para crear macropatrones en una chapa metálica de más de cien años. Motivados por este enfoque, hemos desarrollado un método de litografía micropunching (MPL) para superar los obstáculos de los patrones polímeros conductores y la generación de los patrones de las paredes laterales. Al igual que el método macropunching, la MPL también incluye dos operaciones (Fig. 1): (i) de corte, y de dibujo (ii). El "corte" la operación fue aplicada a tres patrones de polímeros conductores ^4, polipirrol (PPy), poli (3,4-ethylenedioxythiophen)-poli (4-estirenosulfonato) (PEDOT) y la polianilina (PANI). Se emplea también para crear microestructuras al ⁷. Las microestructuras fabricadas de polímeros conductores han sido utilizados como humedad ^{8, 8} química, y la glucosa sensores ^9. Microestructuras combinados de Al y polímeros conductores han sido empleados para fabricar capacitores y heterouniones diversos ^9,10,11. El "corte", la operación también se aplicó para generar submicrónicas de patrones, como la 100 - y 500 nm de ancho líneas de PPy, así como de 100 nm de ancho-cables Au. El "dibujo" la operación fue empleada para dos aplicaciones: (i) producen patrones de Au laterales de polietileno de alta densidad (HDPE) de canales que podrían ser utilizados para la construcción de microsistemas 3D ^12,13,14, y (ii) fabricar polidimetilsiloxano (PDMS) micropilares sobre sustratos de HDPE para aumentar el ángulo de contacto del canal ^15.

Protocolo

A. Esquema de la MPL

El método incluye macropunching "corte" y las operaciones de "dibujar". El "corte" operación adopta moldes de estructuras convexas de bordes afilados e incluye tres pasos básicos (Fig. 1 (A1-A3)). En primer lugar, colocar una hoja de metal sobre un substrato rígido (Fig. 1 (A1)). En segundo lugar, traer un molde de Si y el sustrato en contacto físico con una fuerza elevada. Durante esta segunda etapa, la parte del metal directamente debajo de las estructuras de molde convexo se primer corte, el metal vecino por las estructuras de molde convexo, y luego empujado hacia abajo hasta el fond....

Discusión

Solución de problemas de información: Los puntos críticos en materia de generación de micropatrones individuales y múltiples capas de polímeros conductores y los metales a través del "corte" la operación: (1) La temperatura de relieve asegura la fluidez de la capa intermedia PMMA que genera los mejores resultados. Es aconsejable para iniciar en el límite inferior del intervalo de temperatura y aumentar gradualmente si los resultados deseados no se consiguen. Demasiado alta temperatura puede ca.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Nombre del reactivo	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
PMMA	Sigma-Aldrich Co.	495C9	El disolvente es cholorobenzene. Manejar solución PMMA bajo una campana extractora con ventilación adecuada. No respirar los vapores. Consulte la MSDS para obtener instrucciones de manejo seguro.
PPy	Sigma-Aldrich Co.	-	5% en peso en agua. Usado como se recibió.
PEDOT-PSS	HC Starck Co.	Baytron P V4 HC	Propietario solvente. Usado como se recibió.
Spani	Sigma-Aldrich Co.	-	El agua forma soluble. Usado como se recibió.
Máquina estampado en caliente	JenoptikMikrotechnik Co.	HEX 01/LT
Catódica de la máquina	Cressington Co.	208HR
FIB máquina	Zeiss Co.	FIB 1540 Crossbeam XB
Giro revestidor	Avanza Líneas de investigación Co.	PWM32-PS-R790 Spinner System
RIE máquina	Técnicas MicroRIE Co.	-
CIs	Shipley Co.	S1813
PDMS	Dow Corning	Sylgard 184 kit de silicona de elastómero
Polietileno de alta densidad hoja de	Incorporar plástico EE.UU.	-
Hoja de PMMA	Cyro Co.	-
A doble cara adhesive la cinta	Scotch Co.	-
Un solo lado de cinta	Delphon Co.	Ultratape # 1310
Micropipetas de vidrio	FHC Co.	30-30-1
Recortar	Office Depot Co.	Clip de pinza
Humidificador	Vicks Co.	Humidificador sin Filtro