ポリマー基板上へのマイクロ·サブミクロンのパターンを生成するためのリソグラフィMicropunching

この研究の全体的な目標は、さまざまなアプリケーションのために、ポリマー基板の上面と下面にマイクロおよびサブミクロンのパターンを生成することです。これは、最初に硬質表面に中間ポリマー層とターゲットポリマー層をコーティングすることによって達成されます。次に、鋭利で丸みを帯びたモールド構造を作製し、ターゲットポリマーの溶融温度より低い中間ポリマーのガラス転移温度より上に基板をエンボス加工するために使用されます。

基板が冷却された後、金型が取り出され、ポリマー基板の表面にマイクロおよびサブミクロンのパターンが現れます。マイクロパンチングリソグラフィーの生物医学的応用が最初にあります。切断操作で生成されたPPYマイクロバイオームは、グルコースセンシングに使用されます。

次に、描画によって生成されたHDPチャネルは、流体の流れの摩擦を低減するためのlabonチップデバイス内のマイクロ流体チャネルとして使用できます。この手順では、中間ポリマーと印刷する材料でコーティングされたシリコーン基板を、中間ポリマーのガラス転移温度より高く、ターゲット材料の融解温度または転移温度より低く加熱します。次に、金型と基板を高圧下で物理的に接触させ、続いて冷却します。

最後に、温度が中間ポリマーの転移温度を下回ると分離されるため、金型からターゲット層へのパターン転写が完了します。この手順では、必要な寸法の作製シリコンモールドを従来のUVリソグラフィーを使用して調製する必要があります。非導電性のPMMAシートを選択して中間層を準備し、硬質の平らな基板上に置きます。

単一の導電性ポリマーを、従来、中間ポリマーの上にスピンコーティングできるようになりました。さらに、Spincoには、複数の導電性ポリマー材料が、最初の導電性ポリマー層の周囲を粘着テープで覆います。テーピングとスピンコーティングにより、基材上の所望の位置に複数の層をコーティングすることができます。

次に、ホットエンボスマシンを使用して基板を数分間エンボス加工し、摂氏80度から95度の間で1.5ミリメートル/分で基板を離型します。この手順では、最上層をそれぞれ2つまたは3つのポリマーまたは金属層の組み合わせに置き換えて、多層の微細構造を生成します。ヘテロ接合、ダイオード、コンデンサの作製についてレビューします。

2層PPY pdotヘテロ接合第1スピンコートを生成するために、PMMAシート上に厚さ10μメートルのpdot層を塗布する。次に、基板を摂氏80度で1時間焼きます。スピンコーティングでベーキングに続いて、厚さ1マイクロメートルのPPYフィルムをpdot層上に取得し、基板を5分間ベークします。

2層のアルミニウムpdotダイオードを生成するには、厚さ10マイクロメートルのpdot層をPMMAシートにスピンコートし、基板を1時間焼きます。次に、熱蒸発を使用して、pdot層に厚さ200ナノメートルのアルミニウムフィルムをコーティングします。基板を下向きに置き、チャンバー圧力を蒸発器で5マイクロツアーに設定すると、高電圧がアルミニウムペレットを蒸発させます。

200ナノメートルに達するまで石英厚さモニターを監視します。次に、電圧をゼロにカットし、サンプルを取り外す前にチャンバーをベントします。3層pdot、PMMA pdotコンデンサを生成するため。

Spincoは、PMMAシート上に厚さ10マイクロメートルのpdot層を描き、基板を1時間作ります。次に、1000 RPMで複数回スピンコして、pdot層上に厚さ15〜20マイクロメートルのPMMA膜を取得し、基板を30分間ベークします。PMMA層をスピンコートした後、PMMAフィルム上に厚さ2〜3マイクロメートルのpdot層をコーティングし、すべての微細構造について基板を5分間ベーキングし、ホットエンボスマシンを使用して基板を数分間エンボス加工した後、80〜95°Cで1.5ミリメートル/分で微細構造を離型します。

描画操作は切断と似ていますが、エッジが丸い硬質金型とA-P-D-M-S金型を使用します。また、挿入力が小さく、挿入速度が遅く、印刷温度が高くなります。SU8金型にS1813のマイクロメートル厚層をスピンコーティングすることにより、PDMSマイクロピラーの作成を開始します。

SU 8モールドは、従来のUVリソグラフィーを使用して生成されます。次に、S 1813でコーティングされたSU8モールドにPDMSを1000RPMでスピンコートし、サンプルを摂氏85度でホットプレート上で3時間焼きます。PDMS層が硬化した後、サンプルをアセトンで洗浄してS 1813を溶解し、SU8モールドから薄いPDMSフィルムを放出します。

したがって、マイクロピラー形成PDMSフィルムを完成させると、マイクロピラー形成PDMSフィルムを厚さ1.5mmのHDPEシートに載せて印刷します。丸みを帯びたエッジのアルミニウム型をPDMSフィルムとHDPEシートに置き、圧力下で1時間焼きます。次に、金型はPDMSフィルムをソフトHDPEシートに押し下げます。

サンプルを室温まで冷却したら、型を取り外してHDPEシートにチャネルを作り終えます。このプロセスでは、このマイクロピラー形成されたPDMSフィルムの一部がチャネルの底面と2つの側壁に転写されます。MPL切断操作を使用して、PPY、PDOT、およびSPANIの単層微細構造を作製しました。

SEMを使用して、幅300マイクロメートルの直線パターンと幅50マイクロメートルの蛇行マイクロワイヤーパターンを分析し、湿度に対する感度をテストしました。PPYマイクロワイヤーと1平方センチメートルのPPYフィルムを、45%から85%の範囲の相対湿度レベルにさらし、その感度を抵抗の変化として測定し、比較しました。SEMは、幅300マイクロメートルのマイクロライン形状PPY pdot、ヘテロ接合アルミニウムpdotダイオード、およびkeithleyプローブステーションを使用したPDOT PMMA pdotコンデンサを含む、いくつかの多層微細構造を調べるために使用されました。

pdot層を接地し、負の20ボルトから20ボルトのバイアス電位をPPY層に適用した状態。PPY PDOTヘテロ接合の順方向および逆方向のブレークダウン電圧は、それぞれ5ボルトとマイナス8ボルトでした。アルミニウムpdotヘテロ接合は、アルミニウム層を接地し、室温で測定されたpdot層に負の5ボルトから5ボルトのバイアス電位を印加することによって作成されました。

順方向と逆方向のブレークダウン電圧は、それぞれ3ボルトとマイナス2.5ボルトでした。pdot PMMA PDOTコンデンサは、KEITHLYプローブステーションで作成され、コンデンサのCVは室温で測定されました。低周波バイアスでのコンデンサの静電容量の測定値は、約0.06ピコファラドでした。

理論的に計算された量は1.38でしたが、ピコファラッドPDMSマイクロピラーをA-H-D-P-Eシートに押し込んでチャネル側壁を形成しました。HDPEチャネル内の水滴の平均接触角は145.5度でした。PDMSマイクロピラーは、HDPEチャネルの抗力摩擦を低減するために使用されます。

A-P-D-M-SフィルムコーティングされたHDPEチャネル上を走る液滴は、A-P-D-M-Sマイクロピラーコード化されたHDPEチャンネルを横切る液滴よりもゆっくりと移動します。これは、PDMマイクロピラーによってレンダリングされるチャネルの超疎水性によるものです。これらの手順を実行するときは、フォトレジスト、導電性ポリマー、揮発性有機化合物の取り扱いは危険な場合があり、個人用保護具の使用や換気の良い場所での作業など、常に予防措置を講じることを忘れないでください。