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Les propriétés électroniques et chimiques remarquables ainsi que sa haute résistance mécanique ont fait silicium (Si) un choix idéal pour les dispositifs microélectroniques et biomédicales puces 1. Le contrôle de zone désignée de la surface Si a reçu beaucoup d'attention pour les applications impliquant microfluidiques et des appareils de laboratoire sur puce 2,3 .Cet est souvent obtenu soit par modification nano-échelle de la rugosité de surface ou par traitement chimique de la surface 4. La rugosité de surface ou de motifs pour produire des structures de surface désordonnés ou commandés sur la surface Si comprennent la photolithographie 5, faisceau d'ions lithographie 6 et 7 techniques laser. Par rapport à ces méthodes, processus de texturation de surface laser est signalé à être moins compliqué avec le potentiel de produire des microstructures à haute résolution spatiale 8. Cependant, comme Si a un seuil de texturation élevée, nécessitant une irradiation par impulsions à la fluenceinduisent texturation de surface au-delà de son seuil d'ablation (~ 500 MJ / cm 2) 9, la texturation de surface Si a souvent été aidé en employant des atmosphères de gaz réactifs, tels que celui d'une haute pression SF 6 environnement 4,7,8. Par conséquent, pour modifier la mouillabilité de la surface de Si, de nombreux travaux ont porté sur le traitement chimique par dépôt de couches organiques 10 et inorganiques 2, ou l'utilisation de plasma ou faisceau d'électrons traitement de surface 11,12. Il est admis que le caractère hydrophile de Si provenant de l'existence de groupes OH singulier et associés sur sa surface pourrait être réalisé en le faisant bouillir dans une solution de H 2 O 2 à 100 ° C pendant 13 plusieurs minutes. Cependant, les hydrophobes états de surface de silicium, dont la plupart sont dus à la présence de liaisons Si-H ou Si-O-CH 3 groupes, peuvent être obtenus par traitement chimique par voie humide impliquant la gravure avec une solution d'acide fluorhydrique ou de revêtement avec photoresist 13-15. Pour obtenir un contrôle sélectif de la zone de mouillabilité de Si, étapes de structuration complexes sont généralement nécessaires, y compris le traitement dans des solutions chimiques 16. La réactivité chimique élevée d'UV rayonnement laser a également été utilisé pour traiter la zone sélective organique film substrats solides enrobés et modifier leur mouillabilité 17. Cependant, une quantité limitée de données est disponible sur la modification assistée par laser de Si mouillabilité par irradiation d'échantillons immergés dans des solutions chimiques différentes.
Dans notre recherche précédente, UV irradiation laser de semi-conducteurs III-V dans l'air 18-20 et NH 3 21 a été utilisé avec succès pour modifier la composition chimique de la surface de GaAs, InP et InGaAs. Nous avons établi que l'irradiation laser UV de semiconducteurs III-V en désionisée (DI) de l'eau diminue les oxydes et carbures de surface, tandis que l'eau adsorbée sur la surface de semi-conducteur augmente 22. Une surface de Si fortement hydrophobe (AR ~ 103 °) a été obtenu par ArF irradiation laser d'échantillons Si dans le méthanol dans notre récent travail 23. Comme cela est indiqué par la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), ceci est principalement dû à la capacité du laser ArF à photodissociate CH 3 OH. Nous avons également utilisé des lasers KrF et ArF à irradier Si (001) dans un 0,01% de H 2 O 2 dans de l'eau DI. Cela nous a permis d'atteindre formation de zone sélective de la surface superhydrophile de Si (001) caractérisé par le CA de près de 15 °. Les résultats XPS suggèrent que ceci est dû à la génération de liaisons Si-OH sur la surface irradiée 24.
Une description détaillée de cette nouvelle technique utilisant KrF et lasers ArF pour zone sélectif modification in situ de la surface hydrophile / hydrophobe de surface de Si dans une faible concentration de H 2 O 2 / H 2 O et des solutions de methanol est mise en évidence dans cet article. Les détails fournis ici devraient être suffisantespour permettre à des expériences similaires à exécuter par les chercheurs intéressés.