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

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 ensuite la gaufrette de la plaque chauffante et laissez refroidir la gaufrette dans l’air à température ambiante. Ne placez pas la gaufrette directement sur la plaque chauffante à 150 degrés Celsius. Laisser refroidir l’eau dans l’air après le chauffage.

Pour exposer le photorésiste à l’énergie ultraviolette, transférez la gaufrette sur le gouttière du masque. Avec le gouttière de masque réglée pour fournir la lumière à 375 nanomètres, exposez le photorésiste à une dose d’énergie de 400 millijoules par centimètre carré. Pour cuire la gaufrette, placez-la sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius.

Après trois minutes, transférer la gaufrette sur du papier d’aluminium où elle refroidira à température ambiante. Placez la gaufrette dans un bécher rempli de développeur RD6 pur. Laissez la gaufrette immergée pendant 15 secondes tout en secouant doucement le bécher.

Retirez la gaufrette du développeur et plongez-la dans de l’eau déionisée pendant une minute. Rincez ensuite la gaufrette sous un débit d’eau déionisé. Enfin, utilisez le flux d’azote sec pour enlever le reste de l’eau de la gaufrette.

Cuire l’eau à nouveau à 100 degrés Celsius. Après trois minutes, transférer la gaufrette sur du papier d’aluminium où elle refroidira à température ambiante. Placez la gaufrette dans un système de dépôt de pulvérisateur et évacuez la chambre à une pression de cinq fois 10 au négatif six millitorr.

Ensuite, couler argon à 2,5 millitorr. Puis pulvériser chrome avec une puissance de 200 watts pour cinq nanomètres comme une couche d’adhérence. Pour former les électrodes conductrices, déposez de l’aluminium à 400 nanomètres et un niveau de puissance de 300 watts.

Transférer la gaufrette dans un bécher et l’immerger dans de l’acétone. Sonicate le bécher à intensité moyenne pendant cinq minutes. Rincer la gaufrette à l’eau déionisée et sécher la gaufrette avec l’écoulement d’azote.

Placez la gaufrette sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius pendant trois minutes. Ensuite, transférez-le sur un morceau de papier d’aluminium et attendez qu’il refroidisse à température ambiante. Placez la gaufrette dans un système de dépôt de pulvérisateur et évacuez la chambre à une pression de cinq fois 10 au négatif six millitorr.

Flow argon à 2,5 millitorr, puis pulvériser chrome avec une puissance de 200 watts pour cinq nanomètres comme une couche d’adhérence. Ensuite, formez les électrodes conductrices en pulvérisant de l’or pour 400 nanomètres à un niveau de puissance de 300 watts. Déposer la gaufrette sur un revêtement de spin.

À l’aide d’un dropper, déposer un photorésistant positif sur la gaufrette couvrant environ 75 % de la surface de la gaufrette. Pour produire une épaisseur photorésiste d’environ 1,2 micromètre, exécutez le programme suivant sur le revêtement de spin: 500 rpm avec une accélération de 3000 tours par seconde pendant 10 secondes, suivie de 4000 tours avec une accélération de 3000 tours par seconde pendant 30 secondes. Placez ensuite la gaufrette sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius.

Après une minute, transférer la gaufrette sur du papier d’aluminium où elle refroidira à température ambiante. Transférer la gaufrette sur le gouttière du masque. Avec le gouttière de masque réglée pour fournir la lumière à 375 nanomètres, exposez le photorésistant à une dose d’énergie de 150 millijoules par centimètre carré.

Placez la gaufrette dans un bécher rempli de développeur AZ300MIF pur. Laissez la gaufrette dans le bécher pendant 300 secondes en secouant doucement le bécher. Retirer la gaufrette du développeur et l’immerger dans de l’eau déionisée pendant une minute.

Rincez ensuite la gaufrette sous un débit déionisé. Enfin, utilisez le flux d’azote sec pour enlever le reste de l’eau de la gaufrette. Ensuite, immerger la gaufrette dans l’etchant d’or pendant 90 secondes, en secouant doucement le bécher.

Après le rinçage de la gaufrette sous un débit d’eau déionisé, utiliser le flux d’azote sec pour enlever le reste de l’eau déionisée de la gaufrette. En dehors de l’acétone, photorésiste et développeur, les réaconts les plus dangereux sont les actions métalliques qui nécessitent une protection de plus haut niveau comme des gants en néoprène et un tablier. Enfin, immerger la gaufrette dans l’etchant de chrome pendant 20 secondes, en secouant doucement le bécher.

Rincer la gaufrette sous un débit d’eau déionisé. Et encore une fois, utilisez le flux d’azote sec pour enlever le reste de l’eau. Les IDT ont été fabriqués en utilisant les méthodes décrites.

L’espacement entre les doigts et les doigts eux-mêmes sont tous de 10 micromètres de largeur, ce qui entraîne une longueur d’onde de 40 micromètres. Un signal sinusoïdal a été appliqué à l’IDT et un vibromètre laser Doppler a été utilisé pour mesurer l’amplitude et la fréquence de l’onde acoustique de surface résultante. La fréquence de résonance s’est trouvée à 96.5844 mégahertz, légèrement inférieure à la fréquence de conception de 100 mégahertz.

Une parcelle de vibration sur la surface du substrat montre une onde acoustique de surface se propageant à partir des IDTs. Basé sur le rapport entre l’amplitude maximale et l’amplitude minimale, le rapport d’onde debout a été calculé à 2,06. Le mouvement d’une gouttelette sessile actionnée par le dispositif SAW a été démontré.

Une gouttelette d’eau de 0,2 microlitres a été pipetted sur le niobate de lithium à environ un millimètre de l’IDT. Lorsqu’un SAW se propage et rencontre la gouttelette, il s’écoule dans le liquide à l’angle de Rayleigh. L’angle de mouillage confirme la présence d’une onde acoustique de surface.

Ces techniques peuvent être utilisées pour la fabrication de mégahertz ou de dispositifs d’ondes acoustiques de surface. Le processus doit être ajusté si des actionneurs d’ondes acoustiques à plus haute fréquence sont nécessaires. Ce protocole fournit deux méthodes fiables pour préparer les dispositifs d’ondes acoustiques de surface à haute fréquence utilisés pour la recherche acoustofluidique à l’échelle micro à nanométrique.