두 가지 제조 기술, 리프트 오프 및 습식 에칭, 압전 기판에 디지털 전극 변환기를 생산에 설명, 리튬 niobate, 널리 표면 음향 파를 생성하는 데 사용되는 나노 스케일 유체에 마이크로에서 광범위한 유틸리티를 찾는. 생산된 전극은 레일리 표면 음향파를 효율적으로 유도하는 것으로 나타났다.
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이 논문에서
요약
초록
작은 규모의 음향 작동에 의한 유체 및 입자를 조작하면 랩 온 어칩 애플리케이션의 급속한 성장을 돕고 있습니다. Megahertz 주문 표면 음향 파 (SAW) 장치는 표면에 엄청난 가속을 생성, 최대 108 m/s2,차례로 acoustofluidics를 정의하기 위해 온 관찰 효과의 많은 책임: 음향 스트리밍 및 음향 방사선 힘. 이러한 효과는 마이크로 스케일에서 입자, 세포 및 유체 처리에 사용되었으며 나노 스케일에서도 사용되었습니다. 이 논문에서 우리는 명시적으로 리튬 niobate에 SAW 장치의 두 가지 주요 제조 방법을 보여줍니다 : 리프트 오프 및 젖은 에칭 기술의 세부 사항은 단계별로 설명된다. 기판에 증착된 전극 패턴에 대한 대표적인 결과와 표면에 생성된 SAW의 성능은 상세히 표시됩니다. 제작 트릭과 문제 해결도 적용됩니다. 이 절차는 향후 미세 유체 화 응용 프로그램에 대한 고주파 SAW 장치 제조 및 통합을위한 실용적인 프로토콜을 제공합니다.
서론
원자 이폴이 전기장의 적용에 대응하는 변형을 생성하는 잘 알려진 역 압전 효과에 의존하여, 리튬 닐로바테 LiNbO3 (LN), 리튬 탄탈라이트 LiTaO 3 (LT)와 같은 압전 결정은,마이크로 스케일 응용1,2,,3,3 34,5, 5,마이크로스케일 응용 제품에 대한SAW를생성하는 전기 기계 변환기로 사용할 수 있습니다.6 10-1000 MHz에서 최대 1nm의 변위 발생을 가능하게 함으로써 SAW 구동 진동은 소형 가속, 대형 파장 및 대형 장치 크기와 같은 전통적인 초음파의 전형적인 장애물을 극복합니다. 유체 및 중단된 입자를 조작하기 위한 연구가 최근 가속화되었으며,7최근7, 8,8,9,,
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프로토콜
1. 리프트 오프 방법을 통해 SAW 장치 제조
- 4"(101.6 mm) LN 웨이퍼를 아세톤에 담그고, 이소프로필 알코올(IPA), 디워터(DIwater)를 5분 동안 초음파 처리 욕조에 넣고, 웨이퍼를 집어 들고질소(N2)가스로 표면건조를 날려 남은 디퍼를 제거하여 웨이퍼 용매 세척을 수행한다.
주의: 연기 후드에 아세톤과 IPA 몰입을 수행합니다. 흡입 및 IPA와 피부 접촉을 피하십시오. 아세톤으로 피부와 눈의 접촉을 피하십시오. 삼키지 마십시오.
참고: 웨이퍼에서 유체가 증발하는 것을 허용하지 마십시오. 표면에 먼지나 이물질이 있으면 이 단계를 시작합니다. - 웨이퍼를 핫플레이트에 100°C로 놓아 3분간 미리 굽습니다.
참고: LN의 파이로전 특성으로 인해 가열 및 냉각 시 웨이퍼 내에서 정적 충전 및 관련 응력이 생성됩니다. 웨이퍼를 뜨거운 플레이트에서 제거한 후 알루미늄(Al) 호일에 넣어 정적 충전을 해제하고 파손하지 않는 것이 좋습니다. - 웨이퍼를 스핀 코터에 놓습니다. 드롭퍼를 사용하여 웨이퍼 표면의 약 75%를 음의 포토레지스트(NR9-1500PY)로 덮습니다. 5초 동안 3,000rpm/s의 가속을 가진 500rpm의 속도를 프로그래밍한 다음 3,500rpm의 속도를 40....
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결과
측정할 IDT는 손가락 너비와 간격이 10μm이기 때문에 100MHz에서 공진 주파수를 갖도록 설계되어 40 μm의 파장을 생성합니다. 도 1은 이 방법을 사용하여 제조된 SAW 장치 및 IDT를 나타낸다.
IDT의 공진 주파수와 일치하는 진동 전기 신호를 사용하여, SAW는 압전 물질의 표면을 통해 생성될 수 있다. LDV는 표면에 도플러 효과를 통해 진동을 측정하고, 신호 처리를 통해 진폭, 속도, 가속 및 위상과 같은 정보를 소프트웨어를 사용하여 획득 및 표시할 수 있습니다. 90mHz에서 105MHz의 주파수 스윕에서 주파수 응답을 보여 주며, 입력 전력은 140mW, 70V의 피크-투-피크 전압, 720mA의 피크-투 피크 전류를 제공합니다. 도 2B에서 알 수 있듯이 SAW의 진폭은 96.5844MHz의 공진 주파수에서 오후 19.444입니다. 100MHz 설계에서 주파수가 약간 감소한.......
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토론
두 방법 중 에서 제작된 SAW 장치는 표면에 유용한 이동 파를 생성할 수 있으며 이러한 방법은 다른 설계를 생성하기 위해 보다 복잡한 프로세스를 뒷받침합니다. 공진 주파수는 일반적으로 상단에 증착된 금속의 질량 하중 효과로 인해 설계된 값보다 약간 낮습니다. 그러나 문제를 피하기 위해 논의 할 가치가있는 몇 가지 사항이 여전히 있습니다.
리프트 오프 방법
포토레지스트의 선택이 중요합니다. 그럼에도 불구하고, 더 어려울 것입니다 제조에 긍정적 인 포토 레지스트를 사용할 수 있습니다. 노출되지 않은 포토레지스트가 용해되어 기판에 남은 부분은 특히 도 4A에서과장된 것처럼 노출부족의 사다리꼴 모양을 형성한다. 이러한 포토레지스트 의 상단에 스퍼터드 된 금속은 용매가 침투하는 것을 방지하고 리프트 오프 단계 동안 그것을 제거하는 데 어려움을 초래합니다. 한편, 네거티브 포토레지스트의 UV-노출된 .......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
저자는 캘리포니아 대학과 UC 샌디에고의 NANO3 시설에 감사하여이 작업을 지원하는 기금과 시설을 제공했습니다. 이 작품은 국립 과학 재단 (그랜트 ECCS-1542148)에 의해 지원되는 국립 나노 기술 조정 인프라의 회원 UCSD의 샌디에고 나노 기술 인프라 (SDNI)에서 부분적으로 수행되었다. 여기에 제시 된 작품은 W.M. Keck 재단의 연구 보조금에 의해 관대하게 지원되었다. 저자는 또한 해군 연구 실 (그랜트 12368098을 통해)에 의해이 작품의 지원에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Absorber | Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA | Dragon Skin 10 MEDIUM | |
| 앰프 | 미니 회로, 브루클린, 뉴욕, 미국 | ZHL– 1– 2W– S+ | |
| Camera | Nikon, Minato, Tokyo, Japan | D5300 | |
| Chromium etchant | Transene Company, INC, Danvers, MA, USA | 1020 | |
| 개발자 | Futurrex, NJ, USA | RD6 | |
| 개발자 | EMD Performance Materials Corp., Philidaphia, PA, USA | AZ300MIF | |
| Dicing saw | Disco, Tokyo, Japan | Disco Automatic Dicing Saw 3220 | |
| Gold etchant | Transene Company, INC, Danvers, MA, USA | 유형 TFA | |
| 홀 드릴러 | Dremel, Mount Prospect, Illinois | 모델 # 4000 | 4000 고성능 가변 속도 로터리 |
| 도립 현미경 | Amscope, Irvine, CA, USA | IN480TC-FL-MF603 | |
| 레이저 도플러 진동계 (LDV) | Polytec, Waldbronn, Germany | UHF-120 | 4" 양면 광택 0.5mm 두께 128°C; Y-회전 절단 니오베이산 |
| 리튬 니오베이트 기판 | PMOptics, Burlington, MA, USA | PWLN-431232 | |
| 마스크 얼라인너 | 하이델베르크 기기, 하이델베르크, 독일 | MLA150 | 제작 공정이 수행됩니다. |
| Nano3 클린룸 시설 | UCSD, La Jolla, CA, USA | ||
| 네거티브 포토레지스트 | Futurrex, NJ, USA | NR9-1500PY | |
| 오실로스코프 | Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA | InfiniiVision 2000 X-시리즈 | |
| 포지티브 포토레지 | AZ1512 | Denton Discovery 18 스퍼터 시스템 | |
| 신호 발생기 | NF Corporation, 요코하마, 일본 | WF1967 다기능 발전기 | 웨이퍼 디퍼 4" |
| 스퍼터 증착 | Denton Vacuum, NJ, USA | Denton 18 | |
| 테플론 웨이퍼 디퍼 | ShapeMaster, Ogden, IL, USA | SM4WD1 |
참고문헌
- Ding, X., et al. Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting. Lab on a Chip. 12 (21), 4228-4231 (2012).
- Langelier, S. M., Yeo, L. Y., Friend, J. UV epoxy bonding for enhanced SAW transmission and microscale acoustofluid....
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재인쇄 및 허가
