ייצור שבב מיקרו-תבניתי בעובי מבוקר למיקרוסקופיית אלקטרונים קריוגנית בתפוקה גבוהה

פרוטוקול זה חשוב לוויסות עובי גודל התמונה בקנה מידה ננומטרי כדי לצפות בהצלחה בחלבונים ובחומרים ננומטריים בגדלים שונים באמצעות cryo EM. טכניקת הייצור של המם מאפשרת ייצור המוני של השבב. זה גם מאפשר בחירה של עומקים ועיצובים של בארות דפוס מיקרו. בהתאם למטרות הניסוי.

הטכניקה יכולה לתרום להגברת היעילות של ניתוח מבנה תלת-ממדי בתפוקה גבוהה של ביומולקולות המשמשות לגילוי תרופות מסחריות, ואז פרוסות דקות ושבבים עם ממברנות ניטרו סיליקון נוטות סיכון יכולות להיות מסובכות. חשוב לא לכופף את הוופל או להפעיל כוחות בניצב לחלון הסיליקון החנקתי. התחל לעצב את התנגדות הצילום, או יחסי ציבור על ידי כיסוי פרוסת סיליקון ניטריד שהופקדה בסיליקון עם תמיסת הקסמתיל-דיסילאזאן ולאחר מכן סובב את הציפוי של הוופל במהירות של 3000 סל"ד למשך 30 שניות על מקודד ספין.

אופים את הוופל המצופה בטמפרטורה של 95 מעלות צלזיוס במשך 30 שניות על פלטה חמה כדי להפוך את פני המים להידרופוביים ולהבטיח ביצועי ציפוי טובים עם יחסי הציבור. לאחר מכן, לסובב את הוופל עם יחסי ציבור חיוביים ואופים אותו 100 מעלות צלזיוס במשך 90 שניות. ליחסי ציבור מצופים ספין יש עובי של 500 ננומטר. חשוף את הוופל המצופה PR לאור אולטרה סגול למשך חמש שניות דרך מסכת כרום באמצעות קשתית.

פתחו את יחסי הציבור למשך דקה אחת באמצעות מפתח ושטפו פעמיים על ידי טבילת הוופל במים שעברו דה-יוניזציה. לאחר מכן ייבשו את הוופל בדוגמת יחסי ציבור על ידי ניפוח גז חנקן על פני המים. בעקבות התבנית של יחסי הציבור. השתמש בתחריט יונים תגובתי שנבנה במעבדה בהספק תדר רדיו של 50 וואט, ועם גז הקספלואוריד גופרית בשלושה סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה.

כדי לחרוט את הסיליקון ניטריד החשוף בקצב של שישה אנגסטרום לשנייה. בטלו את יחסי הציבור על ידי טבילת הוופל בדוגמת סיליקון ניטריד באצטון בטמפרטורת החדר למשך 30 דקות. לאחר מכן שטיפת הוופל פעמיים במים שעברו דה-יוניזציה וייבוש הוופל בגז חנקן.

כדי לחרוט את הסי החשוף, טבלו את הוופל בדוגמת סיליקון ניטריד בתמיסת אשלגן הידרוקסיד שהוכנה זה עתה. עם ערבוב מתמשך עד חלונות הסיליקון nitride העומדים בפני עצמם ניתן לראות בצד הנגדי של רקיק מעוצב. נקו את הוופל החרוט על ידי טבילתו מספר פעמים באמבט מים שעבר דה-יוניזציה.

ואז לייבש את רקיק באוויר. כדי לחסל את שאריות התחריט, לחץ קלות על גבולות מערך השבבים עם פינצטה וקבל מערך של שבבים להיות בדוגמת מיקרו. לאחר מכן לטבול את מערך השבבים בתמיסת אשלגן הידרוקסיד טרייה שהוכנה במשך 30 שניות, ולאחר מכן לשטוף פעמיים, לנשוף את השבבים עם גז חנקן ולייבש אותם באוויר במשך שעה אחת.

לתמיכה מוצקה הכינו פרוסת סיליקון ריקה בגודל 525 מיקרומטר עם ציפוי הספין כפי שהודגם קודם לכן. מחובר לקרן הצ'יפר על פרוסת הסיליקון לפני אפיית הוופל ופעל לפי ההליך כפי שתואר קודם לכן כדי לקבל את פרוסת הסיליקון המיקרו-פיגורנית. בטל את יחסי הציבור על ידי טבילת שבב התבנית שנקבע בתמיסת מתיל שני ליטנול טהורה אחת ב-60 מעלות צלזיוס במהלך הלילה.

למחרת, לשטוף את השבב להגדיר פעמיים עם מים deionized. לאחר ייבוש שבב התבנית עם חנקן, לחסל את שאריות יחסי הציבור עם תהליך פלזמה חמצן באמצעות 100 סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה של גז חמצן בהספק תדר רדיו של 150 וואט למשך דקה אחת עם היון הריאקטיבי. מאוחר יותר, טבלו את השבבים בדוגמת מיקרו בתמיסת אשלגן הידרוקסיד למשך 30 שניות כדי לחסל לחלוטין את שאריות יחסי הציבור.

לאחר מכן לשטוף ולייבש לחלוטין את ערכת השבבים. לדלל שני מיליגרם לכל מיליליטר תחמוצת גרפן או תמיסה 10 פעמים עם מים deionized ו sonicate את הפתרון מדולל במשך 10 דקות כדי לשבור אגרגטים של יריעות. לאחר מכן צנטריפוגה לתמיסה המדוללת ב-300 פעמים G למשך 30 שניות בטמפרטורת החדר.

השתמש בפריקה זוהרת ב-15 מיליון אמפר כדי להאיר את הצד החרוט בסיליקון של שבב תבנית המיקרו למשך דקה אחת ולעבד את פני השטח של השבב עם מטען חיובי. בסיום, השליכו שלושה מיקרוליטרים של התמיסה על צד פריקה זוהרת של שבב המיקרופייטר. לאחר דקה אחת, כתם הפתרון העודף על השבב עם נייר סינון.

לשטוף את השבב המועבר עם טיפות מים deionized על סרט פרפין וכתם את עודף עם נייר סינון. חזור על הליך יציקת הטיפה פעמיים בצד המועבר ופעם אחת בצד הנגדי. יבשו את השבב המועבר בטמפרטורת החדר למשך הלילה.

במהלך הליך הפוטוליתוגרפיה העיצובים של שבבי תבנית המיקרו עברו מניפולציה באמצעות עיצובים שונים של מסכת הכרום. המספרים והממדים של קרומי הסיליקון ניטריד העומדים בפני עצמם נשלטו. זה היה ציין כי שבבים בדוגמת מיקרו מפוברק יכול להיות עד 25, 000 חורים תלויים.

ספקטרום הראמן בחלון הציג את הפסגות המייצגות של ה- בנוסף, תבניות השבירה המשושה המוכוונות המוכפלות הצביעו על כך שהחלונות מורכבים מהרב-שכבתי המבנה והעומק של חור המיקרו עם החלונות נחקרו באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת ומיקרוסקופיית כוח אטומי. מבנה סוג היטב של חור מיקרו עם החלון נצפתה בתמונות המאשרות את האפשרות של העיצוב של שבב דפוס מיקרו עם חלונות. בעזרת השבב בדוגמת המיקרו, כמה דגימות ביולוגיות וננו-חלקיקים אנאורגניים צולמו באמצעות מיקרוסקופ האלקטרונים קריו.

חשוב לייעל את התנאים כגון עובי ציפוי טהור תוך שימוש בעוצמה ופיתוח זמן לתבניות מיקרו בהתאם לגודל ולעיצוב הדוגמאות. על ידי יישום טכניקות טפיחה ננו כגון FIB או אפילו גרפן ליתו קטן יותר ניתן לייצר כמה תבניות מיקרומטר אשר עשויות להרחיב את היישומים של התקן מיקרו זה שבו הוא משמש עם טכניקות אנליטיות אחרות.