Fabricage en visualisatie van capillaire bruggen in spleetporiëngeometrie

Het algemene doel van deze procedure is om capillaire bruggen te vormen en een beeld te maken in een spletenarm geometrie. Dit wordt bereikt door eerst lange verhoogde PDMS-pilaardoppensubstraten te maken met behulp van standaard fotolithografische mallen. De tweede stap is om de bovenkant van de pilaren te functionaliseren om een natte contrast te introduceren tussen de bovenkant en de zijden met behulp van imprint-overdrachtslithografie en zelf-assemblerende monolagen.

Vervolgens worden de twee pilaren tegenover elkaar geplaatst in een vier-assig micro-stageapparaat. De translationele en rotatieve vrijheidsgraden stellen de onderzoeker in staat om de twee tegenover elkaar liggende pilaren goed uit te lijnen en de afstand tussen de pilaren tijdens het experiment te regelen. De laatste stap is om vloeistof tussen de twee verhoogde pilaren te introduceren en de resulterende capillaire brug met de CCD-camera te beeldvormen.

Aangezien de hoogte van de spleetpoort is veranderd, wordt uiteindelijk de verandering in morfologie van de vloeistofbrug gebruikt terwijl de hoogte van de spleetpoort wordt verhoogd, om te laten zien dat de lalo-druk van de vloeistofbrug van signaal verandert van aantrekkelijk naar afstotend naarmate de hoogte van de spleetpoort toeneemt. Hoewel deze methode inzicht kan geven in het begrijpen van de kenmerken van gedeeltelijk vastgemaakte bevochtigingsverschijnselen. Het kan ook worden toegepast op problemen zoals flip-chip-ontwerp, oliewinning in poreuze materialen en bio-geïnspireerde adhesie.

Voordat u met deze procedure begint, maakt u een vier-inch siliciumwafer schoon met piha-oplossing volgens deze Spinco SU acht 2002 op het oppervlak van het water gedurende 40 seconden bij 500 RPM. Vervolgens Spinco SU 8 20 50, op de wafer met een twee-stappen spincodeerprogramma gedurende 40 seconden bij 500 RPM gevolgd door een minuut bij 1500 RPM. Nadat de spin-gecoate wafer is gedroogd, plaatst u een transparante masker erover, plaatst u deze vervolgens onder een ultraviolette lamp en stelt u deze gedurende 30 seconden bloot bij 200 watt.

Nadat de wafer is gedroogd op een hotplate van 95 graden Celsius, plaatst u deze in de SU acht-ontwikkelaarsoplossing en roert u lichtjes totdat alle niet-blootgestelde SU acht is verwijderd. Spoel vervolgens de wafer in een stroom isopropylalcohol gedurende 30 seconden en droog hem af met stikstof. Op dit punt mengt u krachtig een massa-verhouding van 10 tot één P-D-M-S-S-bewaker, 180 4-basis tot het uithardingsmiddel in een beker met behulp van een wegwerpbare roerstaaf. Degas de PDMS in een vacuümkamer totdat alle bubbels verdwenen zijn.

Nadat de SU acht-gefabriceerde mal in een grote vier-inch plastic Wang-schaal is geplaatst, giet u het PDMS-mengsel eroverheen. Na het ontgassen van de mal en het PDMS-mengsel, plaatst u de hele schaal in een oven op 75 graden Celsius gedurende minimaal twee uur. Zodra het monster is afgekoeld tot kamertemperatuur, snijdt u de schaal weg van het PDMS en het PDMS van de siliciumwafer met een rechte scheermesjesblad.

Snijd vervolgens het PDMS-gebied met de pilaren uit het bulk en bewaar het in een schone petrischaal. Nadat 20 nanometer goud rechtstreeks op een schone siliciumwafer is verdampt, plaatst u deze in een plasmareactor en reinigt u deze met behulp van zuurstofplasma bij een druk van 300 milour met een vermogen van 50 watt gedurende 10 minuten. Wanneer u klaar bent, plaatst u de wafer in een Pyrex-petrischaal gevuld met 200 proof ethanol gedurende minimaal 10 minuten.

Nadat de wafer uit de schaal is verwijderd, spoelt u deze af met ethanol en droogt u deze af met stikstof. Vervolgens spint u een eerder bereide MPTS-tolueenoplossing op de wafer met 500 RPM gedurende 30 seconden, gevolgd door 2, 750 RPM gedurende één minuut. Zodra de wafer is gespoeld en gedroogd, plaatst u deze in een Pyrex-petrischaal die voldoende 16 millimolair zoutzuuroplossing bevat om de wafer volledig te laten onderdompelen.

Na minimaal vijf minuten onderdompeling verwijdert u de wafer uit de oplossing en droogt u deze af met stikstof. Plaats vervolgens de PDMS-pilaren in de plasmakamer en voer zuurstofplasma uit bij een druk van 300 milour en een vermogen van 50 watt gedurende 30 seconden. Nadat de PDMS-substraten uit de plasmareactor zijn verwijderd, bindt u de achterkant van elk van hen aan een schone glazen plaat door er lichte druk op uit te oefenen.

Keer de glasondersteunende PDMS-substraten om en druk de pilaren neer op de MPTS-gefunctionaliseerde goudfilms. Zodra er matige druk is uitgeoefend, plaatst u een gewicht van ongeveer 100 gram op de glazen plaat om een conforme contact te garanderen. Na ten minste 12 uur scheidt u elk PDMS-substraat van de wafer en gebruikt u een rechte scheermesjesblad. Als het PDMS-substraat vastzit, gebruikt u een optische microscoop om te verifiëren dat de goudfilm niet is gebarsten of dat er geen onderdelen ontbreken langs de pil.

Dompel vervolgens het PDMS-substraat in een eerder bereide 1 millimolair MHA dimethylsulfoxide-oplossing gedurende minimaal 24 uur. Na het spoelen met gedeïoniseerd water en drogen, plaatst u het PDMS-substraat in een vacuümkamer met een druk van minder dan 100 milour bij 25 graden Celsius gedurende minimaal 12 uur met behulp van twee pilaarsubstraten.

Plaats er een in de bovenste en een in de onderste houders van de vier-assige micro-stage-assemblage. Bevestig de substraten met behulp van zijspanbouten. Op dit punt bouwt u het apparaat samen door de bovenste substraatfase aan de breadboard te bevestigen, zodat de bovenste substraat ruwweg boven de onderste substraat ligt.

Verlaag de hoogte tussen de twee tegenover elkaar liggende pilaren tot ongeveer