Fabricage van micro-patroonchip met gecontroleerde dikte voor cryogene elektronenmicroscopie met hoge doorvoer

Dit protocol is belangrijk voor het reguleren van de dikte van het beeldformaat op nanoschaal om eiwitten en nanomaterialen van verschillende groottes met succes te observeren met behulp van cryo EM. De fabricagetechniek van de Mem maakt de massaproductie van de microchip mogelijk. Het maakt ook de selectie van diepten en ontwerpen van de micropatroonputten mogelijk. Afhankelijk van de experimentele doeleinden.

De techniek kan bijdragen aan het verbeteren van de efficiëntie van 3D-structuuranalyse met hoge doorvoer van biomoleculen die wordt gebruikt voor commerciële medicijnontdekking, en vervolgens kunnen dunne wafers en microchips met risicodragende silicium nitromembranen lastig zijn. Het is belangrijk om de wafer niet te buigen of krachten loodrecht op het siliciumnitraatvenster uit te oefenen. Begin met het patroon van de fotoweerstand of PR door een siliciumnitride afgezet siliciumwafer te bedekken met hexamethyldisilazane-oplossing en draai vervolgens de wafer gedurende 30 seconden op 3000 RPM op een spincoder.

Bak de gecoate wafel op 95 graden Celsius gedurende 30 seconden op een hete plaat om het wateroppervlak hydrofoob te maken en een goede coatingprestatie met de PR te garanderen. Draai vervolgens de wafel met een positief PR en bak hem 90 seconden 100 graden Celsius. Een spin coated PR heeft een dikte van 500 nanometer. Stel de pr-gecoate wafer gedurende vijf seconden bloot aan ultraviolet licht door een chroommasker met behulp van een aligner.

Ontwikkel de PR gedurende één minuut met behulp van een ontwikkelaar en spoel twee keer door de wafer onder te dompelen in gedeïoniseerd water. Droog vervolgens de PR-patroonwafer door stikstofgas op het wateroppervlak te blazen. Volgens de patroonvorming van de PR. Gebruik een in het laboratorium gebouwde reactieve ionenetser met een radiofrequentievermogen van 50 watt en met zwavelhexafluoridegas met drie standaard kubieke centimeter per minuut.

Om het blootgestelde siliciumnitride te etsen met een snelheid van zes angstroms per seconde. Elimineer het PR door de wafer met siliciumnitridepatroon gedurende 30 minuten onder te dompelen in aceton bij kamertemperatuur. Gevolgd door het tweemaal spoelen van de wafer in gedeïoniseerd water en het drogen van de wafer met stikstofgas.

Om de blootgestelde si te etsen, dompelt u de wafer met siliciumnitridepatroon onder in vers bereide kaliumhydroxideoplossing. Met continu roeren totdat de vrijstaande siliciumnitridevensters aan de andere kant van de patroonwafer kunnen worden waargenomen. Reinig de geëtste wafel door deze meerdere keren in een gedeïoniseerd waterbad te dopen.

Droog vervolgens de wafer in de lucht. Om de etsresten te elimineren, drukt u lichtjes op de grenzen van de chiparray met een pincet en verkrijgt u een reeks chips met een micropatroon. Dompel vervolgens de chiparray gedurende 30 seconden onder in vers bereide kaliumhydroxideoplossing, gevolgd door twee keer spoelen, de chips met stikstofgas blazen en ze gedurende een uur in de lucht drogen.

Bereid voor solide ondersteuning een blanco 525 micrometer siliciumwafer voor met de spincoating zoals eerder gedemonstreerd. Bevestigd aan de chipperstraal op de siliciumwafer voordat u de wafer bakt en volg de procedure zoals eerder beschreven om de micropattern siliciumwafer te verkrijgen. Elimineer de PR door de patroonchipset onder te dompelen in één methyl twee pure littanoloplossing bij 60 graden Celsius 's nachts.

Spoel de volgende dag de chipsset twee keer af met gedeïoniseerd water. Na het drogen van de patroonchipset met stikstof, elimineert u de PR-residuen met een zuurstofplasmaproces met behulp van 100 standaard kubieke centimeter per minuut zuurstofgas bij een radiofrequentievermogen van 150 watt gedurende één minuut met de reactieve ionenetser. Dompel later de chips met micropatroon gedurende 30 seconden onder in een kaliumhydroxideoplossing om de PR-residuen volledig te elimineren.

Spoel vervolgens de chipset af en droog deze volledig af. Verdun twee milligram per milliliter grafeenoxide of oplossing 10 keer met gedeïoniseerd water en soniceer de verdunde oplossing gedurende 10 minuten om aggregaten van de vellen te breken. Centrifugeer vervolgens naar de verdunde oplossing op 300 maal G gedurende 30 seconden bij kamertemperatuur.

Gebruik een gloeiontlading bij 15 miljoen ampère om de silicium geëtste kant van de micropatroonchip gedurende één minuut te ontladen en het oppervlak van de chip met een positieve lading weer te geven. Als u klaar bent, laat u drie microliter van de oplossing op de gloeiontladingszijde van de micropatternchip vallen. Dep na een minuut de overtollige oplossing op de chip met filtreerpapier.

Was de overgebrachte chip met gedeïoniseerde waterdruppels op een paraffinefilm en dep het teveel met filterpapier. Herhaal de drop casting procedure twee keer aan de overgedragen kant en één keer aan de andere kant. Droog de overgedragen chip een nacht op kamertemperatuur.

Tijdens de fotolithografieprocedure werden de ontwerpen van de micropatroonchips gemanipuleerd met behulp van verschillende ontwerpen van het chroommasker. De aantallen en de afmetingen van de vrijstaande siliciumnitridemembranen werden gecontroleerd. Er werd waargenomen dat de gefabriceerde micropatroonchips tot 25.000 hangende gaten konden hebben.

Het ramenspectrum bij het venster toonde de representatieve pieken van de Bovendien gaven de vermenigvuldigingsgeoriënteerde hexagonale defractionpatronen aan dat de vensters bestonden uit de meerlagige De structuur en diepte van het microgat met ramen werden bestudeerd met scanning elektronenmicroscopie en atoomkrachtmicroscopie. Een putachtige structuur van het microgat met het venster werd waargenomen in de afbeeldingen die de mogelijkheid van het ontwerp van de micropatroonchip met ramen bevestigen. Met behulp van de micro-patroonchip werden enkele biologische monsters en anorganische nanodeeltjes in beeld gebracht met de cryo-elektronenmicroscoop.

Het optimaliseren van de omstandigheden, zoals pure laagdikte met behulp van intensiteit en het ontwikkelen van tijd voor micropatronen, afhankelijk van de grootte en het ontwerp van de patronen, is belangrijk. Door nano pattering technieken zoals FIB of zelfs litho grafeen kleiner toe te passen kunnen enkele micrometer patronen worden geproduceerd die toepassingen van dit micro-apparaat kunnen uitbreiden waar het wordt gebruikt met andere analytische technieken.