기능성 재료 Nanomoulding, Nanoimprinting에 다목적 보완 패턴 복제 방법

이 절차의 전반적인 목적은 임의의 마스터 구조에서 기능성 재료로 패턴을 전송하는 것입니다. 이 비디오는 산화아연을 기능성 재료로 사용하는 절차를 보여주며, 먼저 마스터 구조에서 네거티브 몰드를 제작하여 패턴 전달을 수행합니다. 두 번째 단계는 먼저 금형에 안티 스틱 층을 추가한 다음 산화아연 증착을 통해 산화아연 복제품을 만든 다음 UV 경화 수지를 사용하여 최종 유리 기판에 고정하고 마지막으로 금형에서 분리

궁극적으로, 이 기술을 사용하여 단일 마스터 몰드에서 여러 기능 복제품을 준비할 수 있으며, 다른 인쇄는 전통적으로 UV 또는 열경화 가능한 수지를 패턴화하는 역할을 합니다. 나노 성형은 금형 재료가 재료 증착 공정과 호환되는 것을 선택하는 경우 다른 많은 기능 재료, 재료 스택 및 심지어 완전한 장치에 일반화될 수 있는 잠재력을 제공합니다. 우리는 상업적으로 이용 가능한 나노 인쇄 수지가 절연되어 있기 때문에 투명 전도성 나노 각인 전극을 얻는 방법을 찾으려고 했을 때 이 방법에 대한 아이디어를 처음 갖게 되었습니다.

우리는 다른 방법을 찾아야 했고, 그것이 우리가 나노 몰딩을 개발한 이유입니다. 일반적으로 개인은 음이온 특성을 신중하게 조정해야 하기 때문에 이 방법을 고군분투하면서 알고 있었습니다.전달할 나노 스케일 패턴을 운반하는 마스터를 준비하는 것으로 시작하십시오. 여기에 3 개의 조립식 마스터 구조가 표시됩니다.

왼쪽에는 간섭 리소그래피를 사용하여 만든 선 격자가 있는 플라스틱 호일이 있습니다. 중앙에는 양극 산화를 사용하여 만든 질감의 알루미늄 판이 있으며 이후 산화 알루미늄 층을 에칭합니다. 그리고 오른쪽에는 화학 기상 증착에 의해 성장한 유리 위의 질감 있는 산화아연 층이 있습니다.

산화아연 샘플은 anti aian 층을 준비하기 위해 이 시연에 사용됩니다. 먼저 질감이 있는 마스터를 5-10나노미터 두께의 크롬 스포터 코트로 코팅하여 항 AIAN 제제의 접착력을 촉진합니다. 다음으로, 유리 슬라이드에 항 aian 제제를 한 방울 떨어뜨립니다.

마스터와 함께 유리 슬라이드를 진공 챔버로 옮기고 펌프를 내립니다. 가벼운 진공은 anti aian 제제가 증발하여 마스터에 침전되기에 충분합니다. 그런 다음 진공 챔버에서 마스터를 제거하고 섭씨 80도의 오븐에 1-2시간 동안 넣어 Aneel에 안티 아이안 코팅을 합니다.

이 절차의 가장 어려운 측면은 제어 박리가 가능한 상태를 보장하면서 자발적인 유출을 방지하기 위해 안티 아이안 층 특성을 조정하는 것입니다. 이를 달성하기 위해 안티 에디션 레이어의 속성이 경험적으로 조정됩니다. 다음으로, 초음파 아세톤 수조에서 폴리에틸렌 나프트, 알레이트 또는 펜 시트를 2분 동안 세척한 다음 초음파 이소프로판올 수조를 세척하여 금형을 준비합니다.

2분 더 동안 욕조에서 시트를 제거하고 질소로 건조하기 전에 새 이소프로판올로 한 번 더 헹굽니다. 그런 다음 펜 시트를 스포터 코트에 놓고 펜 시트에 5-10나노미터 크롬 아이안 층을 적용합니다. 다음으로, 펜 시트를 스핀 코트로 옮기고 5, 000 RPM으로 펜 시트 스핀 코트에 UV 경화성 수지인 mosa 1-2밀리리터를 추가합니다.

균일한 커버리지를 얻으려면 갓 코팅한 펜 시트를 섭씨 80도의 핫 플레이트에서 5분 동안 미리 굽습니다. 용매를 증발시키기 위해, 필름 균일성을 개선하고 펜 시트에 수지 첨가를 개선하십시오. 그런 다음 UV 경화형 레진이 위를 향하고 마스터가 홀더 암에 거꾸로 된 상태로 펜 시트를 나노 임프린터 내부에 놓습니다.

나노 각인 설정의 덮개를 교체하고 펌프를 켜서 진공 챔버를 비웁니다. 홀더 암을 뒤로 당겨 마스터를 UV 경화형 수지 위에 떨어뜨립니다. 펜 시트에서 상단 구획을 환기시키고 하단 챔버의 진공을 유지하여 진공 챔버를 양분하는 유연한 실리콘 멤브레인에 압력을 가합니다.

이렇게 하면 유연한 멤브레인이 설정 하단으로 밀려 멤브레인에 대한 압력을 유지하면서 스탬핑 압력을 제공합니다. 펜 시트 면을 통해 UV 경화형 수지를 LED UV 광에 15-20분 동안 노출시켜 가교 반응을 유발합니다. 다음으로, 진공 챔버의 하부를 환기시켜 실리콘 멤브레인의 압력을 해제하고 샘플을 제거합니다.

금형을 조심스럽게 잡고 마스터 구조에서 천천히 떼어냅니다. 그런 다음 금형을 오븐에 넣고 섭씨 150도에서 3-5시간 동안 굽면 수지의 열 안정성이 향상됩니다. 마지막으로, 앞서 그림과 같이 금형에 음이온 층을 적용한 후, 샘플은 산화 아연의 화학 기상 증착을 시작하기 위해 산화 아연 증착을 시작할 준비가되었습니다.

먼저 준비된 펜 틀을 유리 슬라이드에 놓습니다. 화학 기상 증착 중에 구부러지지 않도록 금형 위에 금속 프레임을 놓습니다. 다음으로, 금형이 가열되는 동안 섭씨 155도로 유지되는 화학 기상 증착 반응기의 핫 플레이트에 금형을 놓습니다.

반응기 펌프를 10 이하에서 영하 3밀리바까지 닫고 열화를 허용합니다. 그런 다음 물과 에탈 아연의 전구체 가스와 함께 10 분 동안 도핑을 위해 아르곤에 희석 된 소량의 디 보란을 인정하십시오. 0.4mbar의 공정 압력에서 2미크론 두께의 산화아연 층이 생성됩니다.

증착 후에는 곰팡이를 조심스럽게 제거하여 새로 증착된 층이 과도하게 구부러지지 않도록 하여 자발적인 박리를 초래할 수 있습니다. 레이어 이동을 시작하려면 먼저 아세톤으로 세척한 다음 이소프로판올로 세척하여 스핀 코팅을 위한 유리 슬라이드를 준비합니다. 그런 다음 질소 흐름으로 슬라이드를 건조시킵니다.

다음 스핀 코트, 5, 000 RPM에서 유리 슬라이드에 1-2 밀리리터의 UV 경화 수지는 이전에 금형 제작 중에 보여진 것처럼 나노 임프린터를 사용하여 최종 기판에 증착 된 층을 운반하는 금형을 고정합니다. 그러나 마스터 대신 금형을 홀더 암에 설정하고 UV 광으로 경화하기 전에 수지 코팅된 유리 기판 위로 내립니다. 마지막으로, 전사된 산화아연 층을 운반하는 유리 슬라이드에서 금형을 수동으로 벗겨내어 전사를 완료합니다.

나노 몰딩은 왼쪽의 주사 전자 현미경 이미지에 표시된 산화아연 층의 피라미드 질감과 같은 나노 크기의 특징을 재현합니다. 오른쪽 이미지는 나노 성형 복제품 원자력 현미경을 보여주거나 FM을 사용하여 여기에 표시된 표면을 표면 높이를 나타내는 다양한 강도의 주황색으로 이미지화하는 데 사용됩니다. 이 정보는 검은색으로 표시된 금형과 빨간색으로 표시된 모형 사이의 높이와 각도 차이를 측정하는 데 사용됩니다.

산화아연 층의 경우, 금형과 복제품 사이에 변화가 거의 없었으며, 이는 나노 성형 공정의 높은 충실도를 보여줍니다. 좌측에 보이는 간섭 리소그래피에 의해 생성된 격자의 개별 선들은 우측에 보이는 복제품에서도 잘 생성되고 있다. 이 패턴에 해당하는 고조된 각도 히스토그램도 매우 유사한 모양을 나타냅니다.

그러나 왼쪽 오른쪽 하단에 빨간색으로 표시된 복제품은 아래쪽 각도로 약간 이동하며, 오른쪽은 알루미늄의 익살스러운 산화에 의해 얻어진 딤플 어레이의 독특한 특징과 일치하는 복제품입니다. 이 패턴을 사용할 때 기능이 약간 매끄럽게 되는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 오른쪽 하단 One's에 표시된 각도 히스토그램에서 복제본에 대해 더 낮은 각도로 약간 이동하는 것으로 나타납니다.

마스터 오브 아눔 성형은 제대로 수행하면 몇 시간 안에 완료할 수 있습니다. 따라서 나노 성형은 광전지 분야의 연구자들이 태양 전지의 새로운 나노 광자 구조를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 절차에 따라 다른 기능성 재료에 대한 특허를 취득할 수 있어 광범위한 응용 분야의 문을 열 수 있습니다.

화학 물질, 가스, 자외선, 방사선 소스 및 진공 장비로 작업하는 것은 위험할 수 있으므로 항상 적절한 개인 보호 장비를 착용해야 하며 이 절차를 수행하기 전에 장비의 올바른 설치를 확인해야 합니다.