Name: Fabrication de dispositifs d’ondes acoustiques de surface sur lithium niobate (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Découvrez les techniques de fabrication de transducteurs à électrodes interdigitées sur niobate de lithium pour générer des ondes acoustiques de surface. Ces méthodes de lithographie et de gravure sont essentielles pour la recherche en microfluidique.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Les auteurs sont reconnaissants à l’Université de Californie et à l’installation NANO3 de l’UC San Diego pour la fourniture de fonds et d’installations à l’appui de ce travail. Ce travail a été réalisé en partie à la San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) de l’UCSD, membre de la National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, qui est soutenue par la National Science Foundation (Grant ECCS-1542148). Les travaux présentés ici ont été généreusement soutenus par une subvention de recherche de la Fondation W.M. Keck. Les auteurs sont également reconnaissants pour le soutien de ce travail par le Bureau de la recherche navale (via Grant 12368098).

1. Fabrication de dispositif de SCIE par la méthode de décollage
<ol><li>Effectuer le nettoyage des solvants de gaufrettes dans une installation de chambre propre de classe 100 en immergeant la plaquette LN de 4 po (101,6 mm) en acétone, suivie de l’alcool isopropyle (IPA), puis de l’eau déionisée (eau DI), chacune dans un bain de sonication pendant 5 min. Ramasser la plaquette et faire sauter la surface à sec avec de l’azote (N2)flux de gaz pour enlever le reste de l’eau di de la plaquette. ATTENTION : Effectuez les immersions d’acétone et d’IPA dans un capot de fumée. Évitez l’inhalation et le contact cutané avec l’IPA. Évitez le contact de la peau et des yeux avec l’acétone. Ne pas avaler. REMARQUE : Ne laissez aucun liquide s’évaporer sur la plaquette; si de la poussière ou des débris à la surface, commencez cette étape.</li>
	<li>Placez la plaquette sur une plaque chauffante à 100 °C pour précuire pendant 3 min. REMARQUE : En raison de la propriété pyroélectrique de LN, il générera des charges statiques et le stress associé dans la plaquette pendant le chauffage et le refroidissement. Il est recommandé de mettre la plaquette sur un morceau de papier d’aluminium (Al) après l’avoir retirée de la plaque chauffante pour libérer les charges statiques et éviter de la casser.</li>
	<li>Placez la plaquette sur un rouleau de spin. À l’aide d’un goutte-à-goutte, couvrir environ 75 % de la surface de la plaquette avec un photorésiste négatif (NR9-1500PY). Programmez une vitesse de 500 tr/min avec une accélération de 3 000 tr/min/s pendant 5 secondes, puis une vitesse de 3 500 tr/min avec une accélération de 3 000 tr/min/s pendant 40 s, pour produire une couche de photorésiste autour de 1,3 μm. ATTENTION : Effectuez un revêtement de spin dans un capot de fumée. L’inhalation de fumées photorésistes peut causer des maux de tête. REMARQUE : L’épaisseur peut varier en fonction de l’état du photorésiste et du coateur de spin utilisé, même avec les mêmes réglages de rotation. Le photorésiste peut être filé au-delà du bord et sur le bord de l’avers de la plaquette; ceci doit être enlevé à l’aide d’un écouvillon acétone-trempé. Laissé présent, le photorésiste collera la plaquette à la plaque chauffante pendant la cuisson molle.</li>
	<li>Pour cuire mollement, placez la plaquette sur une plaque chauffante à 100 °C, augmentez la température jusqu’à 150 °C, maintenez-la à 150 °C pendant 1 min. Ensuite, déplacez la plaquette de la plaque chauffante, et laissez la gaufre refroidir dans l’air à la température ambiante (RT). REMARQUE : En raison de l’effet pyroélectrique, si la température de la plaquette LN est soudainement modifiée, par exemple, en transférant directement la plaquette LN sur la plaque chauffante ou le papier d’aluminium Al à 150 °C, le choc thermique à l’intérieur de la plaquette la brisera probablement. La présence de métal non uniforme à la surface, comme les électrodes, augmente considérablement ce risque. Dans les applications où la transparence du LN n’est pas importante, envisagez d’utiliser ce que l’on appelle le LN « oi » ou plus précisément réduit LN, qui est brun foncé et translucide, mais a la pyroélectricité négligeable.</li>
	<li>Transférer la plaquette à l’aligneur de masque (MLA150) pour l’exposition aux ultraviolets. Exposer le photorésiste avec une dose d’énergie de 400 mJ/cm2 à 375 nm. La dose requise peut varier en fonction de la conception du masque et de l’âge et de l’état du photorésiste. REMARQUE : La direction de propagation des ondes induite par les IDT doit être le long de la direction de propagation X afin de générer efficacement saw. En d’autres termes, cela implique que les « doigts » de l’IDT doivent être perpendiculaires à la direction de l’axe X. Les fabricants typiques de plaquettes LN placent la plaquette primaire (plus grande) à plat (bord droit à côté de la plaquette) perpendiculaire à l’axe X, de sorte que vos doigts IDT doivent être parallèles à cet appartement. Certains fabricants introduisent une deuxième plaquette (plus petite) plate pour aider à indiquer les directions de l’axe Y et Z, mais ce détail n’est pas important pour la génération SAW. Les fabricants demandent souvent des spécifications pour la finition de surface de la plaquette; si vous avez besoin d’une plaquette transparente, demandez des plaquettes polies optiquement à double face. Cependant, gardez à l’esprit que LN est birefringent, de sorte que tout objet éclairé avec la lumière de laboratoire standard et vu à travers le matériau produira non pas une mais deux images. Surmonter ce problème est discuté plus tard. LN poli à un seul côté est un meilleur choix pour la génération SAW si vous n’avez pas besoin de voir à travers la plaquette, parce que les ondes acoustiques fausses sont diffusées par la surface arrière rugueuse.</li>
	<li>Placer la plaquette sur une plaque chauffante à 100 °C pendant 3 min pour une cuisson post-exposition. Ensuite, transférer sur Al foil et laisser refroidir à RT. REMARQUE : Les motifs doivent être visibles après la cuisson après l’exposition. Si ce n’est pas le cas, envisagez de décaper le photorésiste et de redémarrer le processus à partir de l’étape 1.1 ci-dessus.</li>
	<li>Développez la plaquette en la plaçant dans un bécher rempli de pur développeur RD6 pendant 15 secondes. Secouez doucement le bécher pendant le développement. Plongez la plaquette dans l’eau di pendant 1 min, puis rincez la plaquette sous le débit d’eau DI. Enfin, utilisez le débit sec N2 pour enlever l’eau DI restante de la plaquette. Ne laissez jamais aucun liquide s’évaporer sur la surface de la plaquette. ATTENTION : Développez la plaquette dans une hotte de fumée. Évitez de respirer des vapeurs ou de contacter le développeur avec les yeux et la peau. REMARQUE : La photolithographie est terminée après cette étape. Le protocole peut être mis en pause ici.</li>
	<li>Cuire la gaufrette sur une plaque chauffante à 100 °C pendant 3 min. Ensuite, transférer sur Al foil et laisser refroidir à RT. REMARQUE : Cette étape consiste à éliminer toute humidité de la plaquette et du photorésiste afin d’éviter largage ultérieur pendant le pulvérisation.</li>
	<li>Pour le dépôt d’électrode, placez la plaquette dans un système de dépôt de pulvérisation. Passer la chambre à 5 x 10-6 mTorr. Utilisez un flux d’argon de 2,5 mTorr, du chrome de pulvérisation (Cr) d’une puissance de 200 W pour 5 nm comme couche d’adhérence, suivi d’un éperateur d’Al d’une puissance de 300 W pour 400 nm pour former les électrodes conductrices. REMARQUE : Le temps de dépôt doit être calculé à partir de l’épaisseur prévue et du taux de dépôt. Le titane (Ti) peut être utilisé au lieu du chrome, bien que le processus d’enlèvement soit plus difficile, parce que Ti est plus difficile. L’or (Au) est également couramment déposé sous forme d’électrodes. Toutefois, pour les appareils SAW à haute fréquence, Al devrait remplacer Au pour éviter les effets de charge de masse des doigts Au IDT, qui réduisent la fréquence locale de résonance SAW sous l’IDT, formant une cavité acoustique à partir de laquelle la SAW ne peut s’échapper qu’avec une perte significative.</li>
	<li>Pour le processus de décollage, transférer la plaquette dans un bécher et plonger dans l’acétone. Sonilate à intensité moyenne pendant 5 min. Rincer à l’eau di et sécher la plaquette avec le débit N2. ATTENTION : Utilisez de l’acétone dans un capot de fumée. Évitez l’inhalation et le contact de la peau ou des yeux avec l’acétone. Ne pas avaler. REMARQUE : Le protocole peut être mis en pause ici.</li>
	<li>Utilisez une scie à couper le pas pour couper en dés la plaquette entière en petits morceaux de copeaux comme appareils SAW pour d’autres applications. REMARQUE : Le processus est terminé. Le protocole peut être mis en pause ici. REMARQUE : Au lieu d’une scie, un scribe de gaufrette à pointe de diamant (ou même un coupeur de verre) peut être utilisé pour couper en dés la plaquette LN avec une certaine pratique, bien qu’en raison de l’anisotropie de LN il est important de scribe et de casser la plaquette d’abord le long des lignes de scribe perpendiculaires à l’axe X, suivie par ces lignes le long de l’axe X.</li>
</ol>2. Fabrication de dispositif de scie par la méthode de gravure humide
<ol><li>Nettoyage des solvants de gaufrettes : Dans une installation de chambre propre de classe 100 en immergeant la plaquette LN de 4 po (101,6 mm) en acétone, suivie de l’IPA, puis de l’eau DI, chacune dans un bain de sonication pendant 5 min. Ramasser la plaquette et sécher la surface à l’aide du N2 pour enlever l’eau DI restante de la plaquette. ATTENTION : Utilisez de l’acétone et de l’IPA dans un capot de fumée. Évitez l’inhalation et le contact cutané avec l’IPA. Évitez le contact avec l’acétone avec la peau et les yeux. Ne pas avaler.</li>
	<li>Placez la plaquette sur une plaque chauffante à 100 °C pour un traitement thermique pendant 3 min. Ensuite, transférez-le sur Al foil pour refroidir à RT.</li>
	<li>Placez la plaquette dans un système de dépôt de pulvérisation. Passer la chambre à 5 x 10-6 mTorr. Utilisez le débit d’argon à 2,5 mTorr, pulvérisez Cr avec une puissance de 200 W pour 5 nm comme couche d’adhérence, suivie par le pulvérisation Au avec une puissance de 300 W pour 400 nm pour former les électrodes conductrices. REMARQUE : Le protocole peut être mis en pause ici.</li>
	<li>Placez la plaquette sur un rouleau de spin. À l’aide d’un goutte-à-goutte, couvrir environ 75 % de la surface de la plaquette avec un photorésiste positif (AZ1512). Programmez une vitesse de 500 tr/min avec une accélération de 3 000 tr/min/s pendant 10 secondes, puis une vitesse de 4 000 tr/min avec une accélération de 3 000 tr/min/s pendant 30 secondes, produisant finalement une couche de photorésiste autour de 1,2 μm. ATTENTION : Effectuez un revêtement de spin dans un capot de fumée. L’inhalation de fumées photorésistes peut causer des maux de tête.</li>
	<li>Pour cuire mollement, placer la plaquette sur une plaque chauffante à 100 °C pendant 1 min. Ensuite, transférer sur Al foil et laisser refroidir à RT.</li>
	<li>Transférer la plaquette à l’aligneur de masque (MLA150) pour l’exposition aux ultraviolets. Exposer le photorésiste avec une dose d’énergie de 150 mJ/cm2 à 375 nm. La dose requise peut varier en fonction de la conception du masque et de l’âge et de l’état du photorésiste.</li>
	<li>Placez la plaquette dans un bécher rempli de pur développeur AZ300MIF pendant 30 secondes. Secouez doucement le bécher pendant le développement. Plonger la plaquette dans l’eau di pendant 1 min, puis rincer la plaquette sous le débit d’eau DI. Enfin, utilisez le débit sec N2 pour enlever l’eau DI restante de la plaquette. Ne laissez jamais aucun liquide s’évaporer sur la surface de la plaquette. ATTENTION : Évitez de contacter AZ300MIF avec la peau ou les yeux. Ne pas avaler.</li>
	<li>Plonger la gaufrette dans un bécher rempli d’Au etchant pendant 90 secondes, en secouant doucement le bécher. Après avoir rincé la plaquette sous le débit d’eau di, sécher avec l’écoulement N2 pour enlever l’eau di restante de la plaquette. Ne laissez jamais aucun liquide s’évaporer sur la surface de la plaquette. ATTENTION : L’etchant d’or peut être dangereux pour les yeux et la peau, et causera une irritation respiratoire. Cette étape nécessite plus d’équipement de protection individuelle (EPI), comme le verre de sécurité, les gants en néoprène noir, le tablier, etc.</li>
	<li>Plonger la gaufrette dans un bécher rempli de Cr etchant pendant 20 secondes, en secouant doucement le bécher. Après avoir rincé la plaquette sous le débit d’eau di, sécher avec l’écoulement N2 pour enlever l’eau di restante de la plaquette. Ne laissez jamais aucun liquide s’évaporer sur la surface de la plaquette. ATTENTION : L’etchant de chrome peut causer une irritation des yeux, de la peau et des voies respiratoires. Cette étape nécessite également plus de PPE.</li>
	<li>Nettoyez la plaquette (échantillon), en la mettant en acétone, suivie de l’IPA, et de l’eau DI dans un bain de sonication pendant 5 min chacun. Ramasser la plaquette et sécher avec le flux de gaz N2 sur la surface de la plaquette pour enlever l’eau DI restante de la plaquette. ATTENTION : Utilisez de l’acétone dans un capot de fumée. Évitez l’inhalation et le contact cutané avec la peau et les yeux. Ne pas avaler. REMARQUE : Cette étape consiste à enlever le photorésiste indésirable sur la plaquette. Le protocole peut être mis en pause ici.</li>
	<li>Utilisez une scie à couper le pas pour couper en dés la plaquette entière en appareils SAW discrets pour une utilisation ultérieure. REMARQUE : Le processus est terminé. Le protocole peut être mis en pause ici.</li>
</ol>3. Configuration et essais expérimentaux
<ol><li>Observez le dispositif SAW sous microscopie optique à champ lumineux. REMARQUE : Il y a peut-être des rayures à travers les couches métalliques sur la LN. En général, ils ne causeront pas une influence notable des performances de l’appareil, tant que les rayures ne sont pas assez profondes pour entraîner un circuit ouvert.</li>
	<li>Pour l’actionnement SAW, attachez les absorbeurs aux deux extrémités le long de la direction de propagation du dispositif SAW afin d’éviter les ondes acoustiques réfléchies des bords.</li>
	<li>Utilisez un générateur de signal pour appliquer un champ électrique sinusoïdal à l’IDT à sa fréquence résonnante d’environ 100 MHz. Un amplificateur doit être connecté pour amplifier le signal.</li>
	<li>Utilisez un oscilloscope pour mesurer la tension, le courant et la puissance réels appliqués sur l’appareil. L’amplitude et la réponse de fréquence du SAW sont mesurées par un vibromètre Doppler laser (LDV); le mouvement de gouttelette actionnée SAW est enregistré à l’aide d’une caméra haute vitesse fixée au microscope.</li>
</ol>

<ol><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standing+surface+acoustic+wave+%28SSAW%29+based+multichannel+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting.</a> Lab on a Chip. 12 (21), 4228-4231 (2012).</li>
<li>Langelier, S. M., Yeo, L. Y., Friend, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((UV+epoxy+bonding+for+enhanced+SAW+transmission+and+microscale+acoustofluidic+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">UV epoxy bonding for enhanced SAW transmission and microscale acoustofluidic integration.</a> Lab on a Chip. 12 (16), 2970-2976 (2012).</li>
<li>Rezk, A. R., Qi, A., Friend, J. R., Li, W. H., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniform+mixing+in+paper-based+microfluidic+systems+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Uniform mixing in paper-based microfluidic systems using surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 12 (4), 773-779 (2012).</li>
<li>Schmid, L., Weitz, D. A., Franke, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sorting+drops+and+cells+with+acoustics%3A+acoustic+microfluidic+fluorescence-activated+cell+sorter%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Sorting drops and cells with acoustics: acoustic microfluidic fluorescence-activated cell sorter.</a> Lab on a Chip. 14 (19), 3710-3718 (2014).</li>
<li>Schmid, L., Wixforth, A., Weitz, D. A., Franke, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+surface+acoustic+wave+%28SAW%29-driven+closed+PDMS+flow+chamber%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Novel surface acoustic wave (SAW)-driven closed PDMS flow chamber.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 12 (1-4), 229-235 (2012).</li>
<li>Shi, J., Mao, X., Ahmed, D., Colletti, A., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focusing+microparticles+in+a+microfluidic+channel+with+standing+surface+acoustic+waves+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Focusing microparticles in a microfluidic channel with standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 8 (2), 221-223 (2008).</li>
<li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+acoustofluidics%3A+Microfluidics+driven+via+acoustics+and+ultrasonics%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647(2011).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+acoustic+wave+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface acoustic wave microfluidics.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3626-3649 (2013).</li>
<li>Destgeer, G., Sung, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+microfluidic+actuation+and+micro-object+manipulation+via+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Recent advances in microfluidic actuation and micro-object manipulation via surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 15 (13), 2722-2738 (2015).</li>
<li>Connacher, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro%2Fnano+acoustofluidics%3A+materials%2C+phenomena%2C+design%2C+devices%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Micro/nano acoustofluidics: materials, phenomena, design, devices, and applications.</a> Lab on a Chip. 18 (14), 1952-1996 (2018).</li>
<li>White, R. M., Voltmer, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+piezoelectric+coupling+to+surface+elastic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Direct piezoelectric coupling to surface elastic waves.</a> Applied Physics Letters. 7 (12), 314-316 (1965).</li>
<li>Smith, H. I., Bachner, F. J., Efremow, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+High-Yield+Photolithographic+Technique+for+Surface+Wave+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">A High-Yield Photolithographic Technique for Surface Wave Devices.</a> Journal of the Electrochemical Society. 118 (5), 821-825 (1971).</li>
<li>Bahr, A. Fabrication techniques for surface-acoustic-wave devices. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBahr%2C+A+%22Proc.+Int.+Specialists+Seminar+on+Component+Performance+and+Systems+Applications+of+Surface+Acoustic+Wave+Devices%22">Proc. Int. Specialists Seminar on Component Performance and Systems Applications of Surface Acoustic Wave Devices</a>. , (1973).</li>
<li>Smith, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+techniques+for+surface-acoustic-wave+and+thin-film+optical+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">Fabrication techniques for surface-acoustic-wave and thin-film optical devices.</a> Proceedings of the IEEE. 62 (10), 1361-1387 (1974).</li>
<li>Wilke, N., Mulcahy, A., Ye, S. R., Morrissey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+optimization+and+characterization+of+silicon+microneedles+fabricated+by+wet+etch+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Journal%22%5BJournal%5D)">Process optimization and characterization of silicon microneedles fabricated by wet etch technology.</a> Microelectronics Journal. 36 (7), 650-656 (2005).</li>
<li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMadou%2C+MJ+%22Fundamentals+of+microfabrication%3A+the+science+of+miniaturization%22">Fundamentals of microfabrication: the science of miniaturization</a>. , CRC press. (2002).</li>
<li>Köhler, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aK%C3%B6hler%2C+M+%22Etching+in+Microsystem+Technology%22">Etching in Microsystem Technology</a>. , Wiley. (1999).</li>
<li>Brodie, I., Muray, J. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrodie%2C+I+%22The+physics+of+micro%2Fnano-fabrication%22">The physics of micro/nano-fabrication</a>. , Springer Science & Business Media. (2013).</li>
<li>Dentry, M. B., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+effects+on+the+scale+and+behavior+of+acoustic+streaming%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Frequency effects on the scale and behavior of acoustic streaming.</a> Physical Review E. 89 (1), 013203(2014).</li>
<li>Morgan, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMorgan%2C+D+%22Surface+acoustic+wave+filters%3A+With+applications+to+electronic+communications+and+signal+processing%22">Surface acoustic wave filters: With applications to electronic communications and signal processing</a>. , Academic Press. (2010).</li>
<li>Pekarcikova, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+high+power+effects+on+Ti%2FAl+and+Ta-Si-N%2FCu%2FTa-Si-N+electrodes+for+SAW+devices%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics%2C+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Investigation of high power effects on Ti/Al and Ta-Si-N/Cu/Ta-Si-N electrodes for SAW devices.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 52 (5), 911-917 (2005).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les appareils SAW fabriqués à partir de l’une ou l’autre méthode sont capables de générer des ondes de déplacement utiles à la surface, et ces méthodes sous-tendent des processus plus complexes pour produire d’autres conceptions. La fréquence de résonance est généralement un peu inférieure à la valeur conçue, en raison de l’effet de charge de masse du métal déposé sur le dessus. Cependant, il reste encore quelques points à discuter pour éviter les problèmes.
Méthode de décollage</stron...

S’appuyant sur l’effet piézoélectrique inverse bien connu, où les dipôles atomiques créent une souche correspondant à l’application d’un champ électrique, les cristaux piézoélectriques tels que le niobate de lithium LiNbO3 (LN), lithium tantolite LiTaO3 (LT), peuvent être utilisés comme transducteurs électromécaniques pour générer saw pour des applications micro-échelle1,2,3,4,5,6. En permettant la génération de déplacements jusqu’à 1 nm à 10-1000 MHz, la vibration tirée par saw surmonte les obstacles typiques de l’échographie traditionnelle : petite accélération, grandes longueurs d’onde et grande taille d’appareil. La recherche pour manipuler les fluides et les particules en suspension s’est récemment accélérée, avec un grand nombre d’examens récents et accessibles7,8,9,10.
La fabrication d’appareils microfluidiques intégrés à saw nécessite la fabrication des électrodes — le transducteur interdigital (IDT)11— sur le substrat piézoélectrique pour générer la SCIE. Les doigts en forme de peigne créent de la compression et de la tension dans le substrat lorsqu’ils sont reliés à une entrée électrique en alternance. La fabrication des dispositifs SAW a été présentée dans de nombreuses publications, que ce soit en utilisant la photolithographie ultraviolette de décollage aux côtés des processus de pulvérisation de métal ou de gravure humide10. Cependant, le manque de connaissances et de compétences dans la fabrication de ces dispositifs est un obstacle clé à l’entrée dans l’acoustofluidique par de nombreux groupes de recherche, même aujourd’hui. Pour la technique de décollage12,13,14, une couche sacrificielle (photorésiste) avec un motif inverse est créée sur une surface, de sorte que lorsque le matériau cible (métal) est déposé sur l’ensemble de la plaquette, il peut atteindre le substrat dans les régions désirées, suivie d’une étape de « lift-of » pour enlever le photorésiste restant. En revanche, dans le processus de gravure humide15,16,17,18, le métal est d’abord déposé sur la plaquette, puis le photorésiste est créé avec un motif direct sur le métal, pour protéger la région désirée de « ching » loin par un etchant métallique.
Dans une conception la plus couramment utilisée, l’IDT droit, la longueur d’onde de la fréquence de résonance du dispositif SAW est définie par la périodicité des paires de doigts, où la largeur des doigts et l’espacement entre les doigts sont à la fois <img align="center" alt="Equation" src="/files/ftp_upload/61013/61013eq2.jpg"> /419. Afin d’équilibrer l’efficacité de transmission du courant électrique et l’effet de charge de masse sur le substrat, l’épaisseur du métal déposé sur le matériau piézoélectrique est optimisée pour être d’environ 1% de la longueur d’onde SAW20. Le chauffage localisé des pertes d’Ohmic21,induisant potentiellement une défaillance prématurée de doigt, peut se produire si le métal insuffisant est déposé. D’autre part, un film métallique excessivement épais peut entraîner une réduction de la fréquence résonnante de l’IDT en raison d’un effet de charge de masse et peut éventuellement créer des cavités acoustiques involontaires à partir des IDT, isolant les ondes acoustiques qu’ils génèrent à partir du substrat environnant. En conséquence, les paramètres d’exposition photorésiste et UV choisis varient dans la technique de décollage, selon les différentes conceptions des appareils SAW, en particulier la fréquence. Ici, nous décrivons en détail le processus de décollage pour produire un dispositif de génération saw de 100 MHz sur un double face poli de 0,5 mm d’épaisseur 128° Y-rotation ln wafer, ainsi que le processus de gravure humide pour fabriquer le dispositif de 100 MHz de conception identique. Notre approche offre un système microfluidique permettant d’enquêter sur une variété de problèmes physiques et d’applications biologiques.

<table><tbody><tr><td>Absorbeur</td><td>Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA</td><td>Dragon Skin 10 MEDIUM</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Amplifier Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA</td><td>ZHL&ndash ; 1&ndash ; 2W&ndash ; S+</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Nikon, Minato, Tokyo, Japon</td><td>D5300</td><td></td></tr><tr><td>Chromium etchant</td><td>Transene Company, INC, Danvers, MA, USA</td><td>1020</td><td></td></tr><tr><td>Développeur</td><td>Futurrex, NJ, USA</td><td>RD6</td><td></td></tr><tr><td>Développeur</td><td>EMD Performance Materials Corp., Philidaphia, PA, USA</td><td>AZ300MIF</td><td></td></tr><tr><td>Scie à découper</td><td>Disco, Tokyo, Japon</td><td>Disco Automatic Scie à dés 3220</td><td></td></tr><tr><td>Gold etchant</td><td>Transene Company, INC, Danvers, MA, USA</td><td>Type TFA</td><td></td></tr><tr><td>Perceur</td><td>de trous Dremel, Mount Prospect, Illinois</td><td>Modèle #4000</td><td>4000 Haute Performance Vitesse Variable</td></tr><tr><td>Rotary Inversé</td><td>microscope Amscope, Irvine, CA, USA</td><td>IN480TC-FL-MF603</td><td></td></tr><tr><td>Vibromètre laser Doppler (LDV)</td><td>Polytec, Waldbronn, Allemagne</td><td>UHF-120</td><td>4" double face poli 0,5 mm d’épaisseur 128&deg ; Niobate de lithium coupé en Y</td></tr><tr><td>Substrat de niobate de lithium</td><td>PMOptics, Burlington, MA, USA</td><td>PWLN-431232</td><td></td></tr><tr><td>Aligneur de masque</td><td>Heidelberg Instruments, Heidelberg, Allemagne</td><td>MLA150</td><td>Le processus de fabrication y est effectué.</td></tr><tr><td>Nano3 salle blanche</td><td>UCSD, La Jolla, CA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Photorésine négative</td><td>Futurrex, NJ, USA</td><td>NR9-1500PY</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA</td><td>InfiniiVision 2000 X-Series</td><td></td></tr><tr><td>Photoresist</td><td></td><td>AZ1512</td><td>Denton Discovery 18 Sputter System</td></tr><tr><td>Générateur de signaux</td><td>NF Corporation, Yokohama, Japon</td><td>WF1967 générateur multifonction</td><td>Wafer Dipper 4 "</td></tr><tr><td>Dépôt par pulvérisation cathodique</td><td>Denton Vacuum, NJ, USA</td><td>Denton 18</td><td></td></tr><tr><td>Trempette de plaquette en téflon</td><td>ShapeMaster, Ogden, IL, USA</td><td>SM4WD1</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication de dispositifs d’ondes acoustiques de surface sur lithium niobate

Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate

La manipulation des fluides et des particules par actionnement acoustique à petite échelle contribue à la croissance rapide des applications de laboratoire sur puce. Les dispositifs d’ondes acoustiques de surface (SAW) de type Megahertz génèrent d’énormes accélérations à leur surface, jusqu’à 10m/s 2,responsables à leur tour de nombreux effets observés qui sont venus à définir l’acoustofluidique : le streaming acoustique et les forces de rayonnement acoustique. Ces effets ont été utilisés pour la manipulation des particules, des cellules et des fluides à la micro-échelle, et même à l’échelle nanométrique. Dans cet article, nous démontrons explicitement deux méthodes de fabrication majeures des dispositifs SAW sur le niobate de lithium : les détails des techniques de décollage et de gravure humide sont décrits étape par étape. Les résultats représentatifs pour le motif d’électrode déposé sur le substrat ainsi que les performances de SAW générées sur la surface sont affichés en détail. Les astuces de fabrication et de dépannage sont également couvertes. Cette procédure offre un protocole pratique pour la fabrication et l’intégration de dispositifs SAW haute fréquence pour les futures applications de microfluidique.

L’IDT à mesurer est conçu pour avoir une fréquence de résonance à 100 MHz, car la largeur des doigts et l’espacement entre eux sont de 10 μm, produisant une longueur d’onde de 40 μm. La figure 1 montre le périphérique SAW et l’IDT fabriqués à l’aide de cette méthode.
À l’aide d’un signal électrique oscillant correspondant à la fréquence de résonance de l’IDT, SAW peut être généré sur toute la surface du matériau piézoélectrique. Le LDV mesure la vibration par l’effet Doppler s...

Deux techniques de fabrication, le décollage et la gravure humide, sont décrites dans la production de transducteurs d’électrodes internumériques sur un substrat piézoélectrique, le niobate de lithium, largement utilisé pour générer des ondes acoustiques de surface qui trouvent maintenant une large utilité dans les fluides micro à nanométriques. Les électrodes produites sont montrées pour induire efficacement les mégahertz commandent des ondes acoustiques de surface de Rayleigh.

Fabrication de dispositifs d’ondes acoustiques de surface sur lithium niobate

Manipulation of fluids and particles by acoustic actuation at small scale is aiding the rapid growth of lab-on-a-chip applications. Megahertz-order ...

Notre protocole démontre les détails de la fabrication de dispositifs d’ondes acoustiques de surface typiques sur des substrats piézoélectriques particulièrement précieux pour les personnes qui cherchent à pénétrer dans ce champ en plein essor. Garder les débris loin de la surface pendant le nettoyage est crucial dans le processus de fabrication. Pour pré-casser la gaufrette, placez-la sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius pendant trois minutes.Déplacez ensuite la gaufrette vers du papier d’aluminium. Déposer la gaufrette sur un revêtement de spin. À l’aide d’un dropper, placer un photorésistant négatif sur la gaufrette couvrant environ 75 % de la surface de la gaufrette.Pour produire une épaisseur photorésiste d’environ 1,3 micromètre, exécutez le programme suivant sur le revêtement de spin: 500 tours avec une accélération de 3000 tours par seconde pendant cinq secondes, suivie de 3500 tours avec une accélération de 3000 tours par seconde pendant 40 secondes. Cuire la gaufrette en la plaçant sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius. Augmentez la température de la plaque chauffante à 150 degrés Celsius et maintenez cette température pendant une minute.Déplacez ensuit

fabrication-of-surface-acoustic-wave-devices-on-lithium-niobate

Research

Recherche

JoVE Journal

Engineering

Ingénierie

Dans cette vidéo, nous décrivons d'abord les procédures de fabrication et d'exploitation d'une onde acoustique de surface (SAW) de l'appareil à contre-courant de l'acoustique. Nous démontrons ensuite un dispositif expérimental qui permet à la fois la visualisation des écoulements analyse qualitative et quantitative des flux complexes dans le dispositif de pompage SAW.

Fabrication, l&#39;exploitation et la visualisation des écoulements en surface à ondes acoustiques axées microfluidique-Acoustiques contre-courant

dispositifs Acoustofluidic utilisent des ondes ultrasonores dans les canaux microfluidiques pour manipuler, se concentrer et d'isoler micro suspendu et entités nanoscopiques. Ce protocole décrit la fabrication et le fonctionnement d'un tel dispositif de support des ondes stationnaires acoustiques de volume pour se concentrer des particules dans une ligne de courant central sans l'aide de fluides de gaine.

Fabrication et fonctionnement de Acoustofluidic Dispositifs de support en vrac ondes acoustiques permanents pour introducteur Mise au point des particules

Supraconductrices résonateurs à micro-ondes présentent un intérêt pour la détection des applications de calcul quantique et la caractérisation des matériaux légers. Ce travail présente une procédure détaillée pour la fabrication et la caractérisation des micro-ondes supraconducteur paramètres de diffusion de résonateur.

Fabrication et caractérisation de supraconductrices Resonators

Nous présentons un protocole de fabrication de 1-D cavités à cristaux photoniques sur des fibres de silice de diamètre Subwavelength (des nanofibres optiques) en utilisant femtoseconde ablation induite par laser.

Fabrication de 1-D Cristal Photonique Cavity sur un nanofibres utilisant Ablation laser femtoseconde induite

Un protocole pour la fabrication de micro-batterie électrochimiquement actives LiPON-basé à semi-conducteurs au lithium-ion à l’aide d’un faisceau ionique focalisé est présenté.

Fabrication de faisceau ionique focalisé de Lithium-ion à l’état solide axée sur les LiPON micro-batterie pour In Situ essais

Un protocole pour la fabrication de micro magnétique et nanostructures avec des configurations de spin formant des tourbillons magnétiques appropriés pour la microscopie électronique à transmission (TEM) et études de microscopie (MTXM) de rayons-x transmission magnétique est présenté.

Fabrication de Nanostructures magnétiques sur les Membranes de nitrure de silicium pour les études de Vortex magnétique en utilisant des Techniques de microscopie de Transmission

Un protocole permettant de manipuler les microparticules dans un canal microfluidique avec une double fréquence d’excitation est présenté.

Manipulation de microparticules par permanent des ondes acoustiques de Surface avec bi-fréquence Excitations

Nous établissons ici un procédé de revêtement de la surface d’un dispositif d’ondes acoustiques de surface (SAW) avec film amorphe de téflon pour améliorer l’efficacité de l’atomisation requise pour l’application à un affichage olfactif.

Procédé de mise en valeur de Surface Acoustic Wave-atomiseur efficacité d’affichage olfactif

Nous démontrons la fabrication des canaux de nanoheight avec l'intégration des dispositifs acoustiques d'actionnement d'onde de surface sur le niobate de lithium pour la nanofluidique acoustique par l'intermédiaire de la photolithographie de décollage, de la gravure réactive d'ion de nano-profondeur, et du plasma de température ambiante liaison multicouche activée en surface du niobate au lithium monocristal, un processus tout aussi utile pour lier le niobate de lithium aux oxydes.

Fabrication de canaux nanométriques incorporant l'actuation des ondes acoustiques de surface via le niobate de lithium pour la nanofluidique acoustique

La fabrication de transducteurs de mode d’épaisseur piézoélectrique par pulvérisation directe de courant des électrodes de plaque sur le niobate de lithium est décrite. En outre, un fonctionnement fiable est réalisé avec un support de transducteur et un système d’approvisionnement en liquide et la caractérisation est démontrée par l’analyse d’impédance, la vibrométrie doppler laser, l’imagerie à grande vitesse, et la distribution de la taille des gouttelettes à l’aide de la diffusion au laser.

Fabrication et caractérisation des dispositifs piézoélectriques en mode épaisseur pour l’atomisation et l’acoustofluidique

Cet article retrace le cycle de vie d’un résonateur à membrane en nitrure de silicium, de la conception à la caractérisation en passant par la fabrication.

Fabrication et caractérisation de résonateurs à membrane en nitrure de silicium à haut Q

Découvrez les techniques de fabrication de transducteurs à électrodes interdigitées sur niobate de lithium pour générer des ondes acoustiques de surface. Ces méthodes de lithographie et de gravure sont essentielles pour la recherche en microfluidique.

Fabrication de dispositifs d’ondes acoustiques de surface sur lithium niobate

Explorer plus de vidéos