Dos técnicas de fabricación, despegue y grabado húmedo, se describen en la producción de transductores de electrodos interdigitales sobre un sustrato piezoeléctrico, niobato de litio, ampliamente utilizado para generar ondas acústicas superficiales que ahora encuentran una amplia utilidad en fluidos micro a nanoescala. Los electrodos producidos se muestran para inducir eficientemente las ondas acústicas superficiales de Rayleigh de orden de megahercios.
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Artículo de método
Fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie en niobato de litio
En este artículo
Resumen
Resumen
La manipulación de fluidos y partículas mediante accionamiento acústico a pequeña escala está ayudando al rápido crecimiento de las aplicaciones de laboratorio en un chip. Los dispositivos de onda acústica superficial (SAW) de orden Megahertz generan enormes aceleraciones en su superficie, hasta 108 m/s2,a su vez responsables de muchos de los efectos observados que han llegado a definir acquifluidos: transmisión acústica y fuerzas de radiación acústica. Estos efectos se han utilizado para el manejo de partículas, células y fluidos a microescala, e incluso a nanoescala. En este artículo demostramos explícitamente dos métodos principales de fabricación de dispositivos SAW en niobato de litio: los detalles de las técnicas de despegue y grabado húmedo se describen paso a paso. Los resultados representativos para el patrón de electrodos depositados en el sustrato, así como el rendimiento de SAW generado en la superficie se muestran en detalle. Los trucos de fabricación y la solución de problemas también están cubiertos. Este procedimiento ofrece un protocolo práctico para la fabricación e integración de dispositivos SAW de alta frecuencia para futuras aplicaciones de microfluidos.
Introducción
Basándose en el conocido efecto piezoeléctrico inverso, donde los dipolos atómicos crean cepa correspondiente a la aplicación de un campo eléctrico, los cristales piezoeléctricos como el niobato de litio LiNbO3 (LN), la tantalita de litio LiTaO3 (LT), se pueden utilizar como transductores electromecánicos para generar SAW para aplicaciones de microescala1,,2,,3,,4,,5,,6. Al permitir la generación de desplazamientos de hasta 1 nm a 10-1000 MHz, la vibr....
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Protocolo
1. Fabricación del dispositivo SAW a través del método de despegue
- Realice la limpieza con disolventes de obleas en una sala limpia de clase 100 sumergiendo la oblea LN de 4" (101,6 mm) en acetona, seguida de alcohol isopropílico (IPA), luego agua desionizada (agua DI), cada una en un baño de sonicación durante 5 minutos. Recoja la oblea y sople la superficie seca con flujo de gas de nitrógeno (N2)para eliminar el agua DI restante de la oblea.
ADVERTENCIA: Realice las inmersiones de acetona e IPA en una campana de humos. Evite la inhalación y el contacto con la piel con IPA. Evite el contacto de la piel y los ojos con la acetona. No tragar.
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Resultados
El IDT a medir está diseñado para tener una frecuencia resonante a 100 MHz, ya que el ancho del dedo y el espaciado entre ellos son de 10 m, produciendo una longitud de onda de 40 m. La Figura 1 muestra el dispositivo SAW y el IDT fabricados con este método.
Utilizando una señal eléctrica oscilante que coincide con la frecuencia resonante del IDT, SAW se puede generar a través de la superficie del material piezoeléctrico. El LDV mide la vibración a través del efecto Doppler en.......
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Discusión
Los dispositivos SAW fabricados a partir de cualquiera de los dos métodos son capaces de generar ondas de desplazamiento útiles en la superficie, y estos métodos sustentan procesos más complejos para producir otros diseños. La frecuencia resonante suele ser un poco inferior al valor diseñado, debido al efecto de carga en masa del metal depositado en la parte superior. Sin embargo, todavía hay algunos puntos que vale la pena discutir para evitar problemas.
Método de despegue
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores están agradecidos a la Universidad de California y a las instalaciones de NANO3 en UC San Diego por la provisión de fondos e instalaciones en apoyo de este trabajo. Este trabajo se realizó en parte en la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego (SDNI) de la UCSD, miembro de la Infraestructura Coordinada Nacional de Nanotecnología, que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (Grant ECCS-1542148). El trabajo presentado aquí fue generosamente apoyado por una beca de investigación de la Fundación W.M. Keck. Los autores también agradecen el apoyo de este trabajo por parte de la Oficina de Investigación Naval (a través de Grant 12368098).<....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Absorbente | Piel de Dragón, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, EE. UU. Piel de | Dragón 10 MEDIUM | |
| Amplifier | Mini-Circuits, Brooklyn, NY, EE. UU | . ZHL– 1– 2W– S+ | |
| Cámara | Nikon, Minato, Tokio, Japón | D5300 | |
| Grabado de cromo | Transene Company, INC, Danvers, MA, EE. UU | 1020 | |
| Futurrex, NJ, EE. UU. | Desarrollador RD6 | ||
| EMD | Performance Materials Corp., Philidaphia, PA, EE. UU | . AZ300MIF | |
| sierra de corte | Disco, Tokio, Japón | Disco Automático Sierra de corte en cubitos 3220 | |
| Grabador de oro | Transene Company, INC, Danvers, MA, EE. UU. | Tipo TFA | |
| Perforador | Dremel, Mount Prospect, Illinois | Modelo #4000 | 4000 |
| Microscopio invertido | Amscope, Irvine, CA, EE. UU | . IN480TC-FL-MF603 | |
| Vibrómetro Doppler láser (LDV) | Polytec, Waldbronn, Alemania | UHF-120 | 4" pulido a doble cara de 0,5 mm de espesor 128 grados; Niobato de litio de corte girado en Y |
| Sustrato de niobato de litio | PMOptics, Burlington, MA, EE. UU | PWLN-431232 | |
| Alineador de máscaras | Heidelberg Instruments, Heidelberg, Alemania | MLA150 | El proceso de fabricación se realiza en él. |
| Instalación de sala limpia Nano3 | UCSD, La Jolla, CA, EE. UU. | ||
| Fotorrencia negativa | Futurrex, NJ, EE. UU. | NR9-1500PY | |
| Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, EE. UU. | InfiniiVision 2000 X-Series | ||
| Fotorresistencia | AZ1512 | Denton Discovery 18 Sistema de pulverización catódica | |
| Generador de señales | NF Corporation, Yokohama, Japón | WF1967 generador multifunción | Wafer Dipper 4" |
| Deposición por pulverización catódica | Denton Vacuum, NJ, USA | Denton 18 | |
| Vaso de obleas de teflón | Denton ShapeMaster, Ogden, IL, EE. UU | SM4WD1 |
Referencias
- Ding, X., et al. Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting. Lab on a Chip. 12 (21), 4228-4231 (2012).
- Langelier, S. M., Yeo, L. Y., Friend, J. UV epoxy bonding for enhanced SAW transmission and microscale acoustofluid....
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Reimpresiones y permisos
