機能材料のNanomoulding、ナノインプリントへ多目的相補パターンレプリケーション方法

Summary

我々は、機能材料、材料スタックとフルデバイスの低コストのナノスケールのパターニングを可能nanomoulding手法を説明します。 Nanomouldingはどのナノインプリントセットアップで実行することができ、材料や成膜プロセスの広い範囲に適用することができます。

Abstract

我々は、機能材料、材料スタックとフルデバイスの低コストのナノスケールのパターニングを可能nanomoulding手法を説明します。層転写と組み合わせるNanomoulding機能性材料へのマスタ構造から任意の表面パターンのレプリケーションが可能になります。 Nanomouldingはどのナノインプリントセットアップで実行することができ、材料や成膜プロセスの広い範囲に適用することができます。特に、我々は、太陽電池の光閉じ込めのアプリケーションにパターニングされた透明な酸化亜鉛電極の作製を実証する。

Introduction

ナノパターニングは、ナノテクノロジーと応用科学の多くの分野で多大な重要性を獲得しています。パターン生成は最初の一歩であり、そのような電子ビームリソグラフィまたはナノスフェアリソグラフィまたはブロック共重合体リソグラフィ¹などの自己組織化法に基づいたボトムアップアプローチとしてトップダウンアプローチによって達成することができる。パターン生成と同様に重要なのは、パターン複製です。フォトリソグラフィ技術に加えて、ナノインプリント（ 図1）は、低コストの^2月4日での高スループットの大面積ナノパターニングに適し特に有望な代替として浮上している。フォトリソグラフィがパターン化されたマスクが必要ですが、ナノインプリントはプレハブマスタ構造に依存しています。マスターからのパターン転写は、一般的に熱可塑性樹脂または紫外線または熱硬化性ポリマーに実行されます。しかしそれは、機能性材料の上に直接パターンを転写することが望ましい場合が多くあります。

ここでnanomoulding、我々は最近、文献で ​​導入された層の転送（ 図2）に基づいてレプリケーションを行う手法について述べる^。5機能酸化亜鉛電極上にナノスケールのパターンを転写する。ナノインプリントの設定が利用可能であれば私たちのnanomoulding方法は簡単に実装できます。 Nanomouldingは、金型材....

Protocol

1。金型製作

我々は^、6。文献続く負の金型の製造のための私達の自作ナノインプリントセットアップを使用しますが、任意の代替ナノインプリントのセットアップが正常に動作します。あるいは官能ポリジメチルシロキサン（PDMS）モールドもうまくいくかもしれない。

1. 転送されるナノスケールのパターンを有する適切なマスターを製造または購入しています。原則として、ナノインプリントに適した任意のマスターが仕事を行います。我々は、メソッドを説明するためにマスター構造として3.1で説明され堆積したガラス板上に配向ZnO層（Schott社、AF32エコ、41ミリメートル×41ミリメートル×0.5 mm）を使用しています。
2. 2で説明したように、マスター·構造上の接着防止層を適用します。
3. さらに2分間超音波イソプロパノール浴続いて2分間超音波アセトン浴中のポリエチレンナフタ（PEN）シート（グッドフェロー、82ミリメートル×41ミリメートル×0.125 mm）を清掃してください。イソプロパノールでもう一度すすぎ、窒素でブロードライ。
4. 預金PENシート上のCr接着層（5-10 nm）をスパッタ。
5. 均一なカバレッジを得るために5,000 rpmで、PENシート上にスピンコートUV硬化樹脂（マイクロレジスト、ORMOCER、1-2）を加えた。
6. ℃で溶媒を蒸発させるために80℃のホ....

Results

図3は nanomoulded構造のいくつかの実例をまとめたものです。ガラス上にCVD法によるZnOのマスタ構造は、（）で表示されます。対応nanomoulded ZnOのレプリカは、（d）に示されています。 AFM像から抽出された地元の高さの比較（g）と角度（j）のヒストグラムはnanomouldingプロセスの高忠実度を明らかにする。同様の結果が干渉リソグラフィ（B、E、H、K）と陽極テクスチャアルミニウム（C、F、I、L）で作製した一次元格子のために示されている。

図1：負のスタンプ製作（AD）とナノインプリントプロセス（EH）で構成される標準ナノインプリン.......

Discussion

Nanomouldingは、任意の機能材料にナノパターンの転送を行うことができます。 図1および図2に、個々の処理工程の比較がnanomouldingとナノインプリントの間の密接な関係を明らかにする。 nanomouldingとナノインプリントの主な違いは、 図2Eに追加の材料堆積ステップです。残りのプロセスの流れは同じです。 Nanomouldingしたがって、利用可能な任意のナノインプリントセットアップで実行することができます。

互換性のある型材と付着防止剤が選択されていれば、材料の堆積は、化学的および物理的蒸着技術、熱蒸発の家族など、様々な方法を使用してだけでなく、ソリューションベースの堆積のアプローチを行うことができる。相応に広いnanomouldedことができる材料の範囲です。ナノインプリントは、変形可能なポリマーに実行されますが、nanomouldingもすることができますZnOのような硬い勒材料に適用。共通のナノインプリント樹脂は絶縁されている間だけでなく、導電性材.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
試薬の名称	会社	カタログ番号	コメント（オプション）
ナノインプリント樹脂	マイクロレジスト	Ormostamp
（1H、1H、2H、2H-Perfluoroctyl）trichlorsilane、付着防止剤	シグマアルドリッチ	448931-10G
スライドガラス	ショット	AF32エコ	0.5ミリメートル
ポリエチレンナフタ（PEN）シート	グッドフェロー	ES361090	0.125ミリメートル
（C 2 H 5）2 Znの	アクゾノーベル
Agは4Nターゲットをスパッタ	ヘレウス	81062165
B 2 H 6は、SiH 4、H 2、B（CH 3）3、PH 3、CH 4、CO 2	メッサー
			機器
ナノインプリントシステム	自作
LP-CVD装置	自作
PVDシステム	ライボルト	Univex 450 B
PE-CVDリアクタ	Indeotec	かわた
SEMの	JEOL	JSM-7500、TFE
AFM	デジタルインスツルメンツ	ナノスコープ3100