Duas técnicas de fabricação, decolagem e gravura úmida, são descritas na produção de transdutores de eletrodos interdigiais em um substrato piezoelétrico, nióbio de lítio, amplamente utilizado para gerar ondas acústicas superficiais agora encontrando ampla utilidade em fluidos micro para nanoescala. Os eletrodos produzidos são mostrados para induzir eficientemente ondas acústicas de superfície de Rayleigh.
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Artigo de método
Fabricação de dispositivos de onda acústica de superfície no niobato de lítio
Neste artigo
Resumo
Resumo
A manipulação de fluidos e partículas por atuação acústica em pequena escala está ajudando o rápido crescimento das aplicações lab-on-a-chip. Os dispositivos de onda acústica de superfície de ordem mega-hertz (SAW) geram enormes acelerações em sua superfície, até10 8 m/s2, por sua vez responsáveis por muitos dos efeitos observados que vieram a definir acoustofluidics: streaming acústico e forças de radiação acústica. Esses efeitos têm sido usados para o manuseio de partículas, células e fluidos na microescala — e até mesmo na nanoescala. Neste artigo demonstramos explicitamente dois grandes métodos de fabricação de dispositivos SAW no niobate de lítio: os detalhes das técnicas de decolagem e gravura molhada são descritos passo a passo. Os resultados representativos para o padrão de eletrodo depositado no substrato, bem como o desempenho do SAW gerado na superfície são exibidos em detalhes. Truques de fabricação e solução de problemas também estão cobertos. Este procedimento oferece um protocolo prático para fabricação e integração de dispositivos SAW de alta frequência para futuras aplicações de microfluidos.
Introdução
Contando com o conhecido efeito piezoelétrico inverso, onde os dipolos atômicos criam cepas correspondentes à aplicação de um campo elétrico, cristais piezoelétricos como o niobate de lítio LiNbO3 (LN), o lítio tantalite LiTaO3 (LT), podem ser usados como transdutores eletromecânicos para gerar SAW para aplicações de microescala1,2,,3,,4,55,6. Ao permitir a geração de deslocamentos de até 1 nm a 10-1000 MHz, a vibração orientada pela SAW supera os obs....
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Protocolo
1. Fabricação do dispositivo SAW através do método de decolagem
- Realize a limpeza de solventes de wafer em uma instalação de sala limpa classe 100, imergindo o wafer LN de 4" (101,6 mm) em acetona, seguido de álcool isopropílico (IPA), em seguida, água desionizada (água DI), cada um em um banho de sônica por 5 min. Pegue o wafer e exploda a superfície seca com nitrogênio (N2) fluxo de gás para remover a água DI restante do wafer.
ATENÇÃO: Realize as imersões acetona e IPA em um capô de fumaça. Evite a inalação e o contato da pele com o IPA. Evite a pele e o contato visual com acetona. Não engula.
NOTA: Não permita que nenhum fluido evapore s....
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Resultados
O IDT a ser medido é projetado para ter uma frequência ressonante a 100 MHz, já que a largura do dedo e o espaçamento entre eles são de 10 μm, produzindo um comprimento de onda de 40 μm. A Figura 1 mostra o dispositivo SAW e o IDT fabricados usando este método.
Usando um sinal elétrico oscilante compatível com a frequência ressonante do IDT, o SAW pode ser gerado através da superfície do material piezoelétrico. O LDV mede a vibração através do efeito Doppler na superfície, e a.......
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Discussão
Os dispositivos SAW fabricados a partir de qualquer método são capazes de gerar ondas de viagem úteis na superfície, e esses métodos sustentam processos mais complexos para produzir outros projetos. A frequência ressonante é geralmente um pouco menor do que o valor projetado, devido ao efeito de carregamento em massa do metal depositado em cima. No entanto, ainda há alguns pontos que merecem ser discutidos para evitar problemas.
Método de decolagem
A escolha do fotoresist é.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Universidade da Califórnia e às instalações nano3 da UC San Diego pelo fornecimento de fundos e instalações em apoio a este trabalho. Este trabalho foi realizado em parte na San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) da UCSD, membro da National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, que é apoiada pela National Science Foundation (Grant ECCS-1542148). O trabalho aqui apresentado foi generosamente apoiado por uma bolsa de pesquisa da Fundação W.M. Keck. Os autores também agradecem o apoio deste trabalho pelo Escritório de Pesquisa Naval (via Grant 12368098).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Absorber | Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA | Dragon Skin 10 MEDIUM | |
| Amplificador | Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA | ZHL– 1– 2W– S+ | |
| Camera | Nikon, Minato, Tóquio, Japão | D5300 | |
| Cromo gravante | Transene Company, INC, Danvers, MA, USA | 1020 | |
| Desenvolvedor | Futurrex, NJ, EUA | RD6 | |
| Desenvolvedor | EMD Performance Materials Corp., Philidaphia, PA, EUA | AZ300MIF | |
| Serra de corte | em cubos Disco, Tóquio, Japão | Disco Automático Serra de Corte 3220 | |
| Gravante de Ouro | Transene Company, INC, Danvers, MA, EUA | Tipo TFA | |
| Perfurador de furos | Dremel, Mount Prospect, Illinois | Modelo #4000 | 4000 |
| Microscópio rotativo invertido | Amscope, Irvine, CA, EUA | IN480TC-FL-MF603 | |
| Vibrômetro Doppler a laser (LDV) | Polytec, Waldbronn, Alemanha | UHF-120 | 4" dupla face polida 0,5 mm de espessura 128° Niobato de lítio de corte girado |
| em Y Substrato de niobato de lítio | PMOptics, Burlington, MA, EUA | PWLN-431232 | |
| Alinhador de máscara | Heidelberg Instruments, Heidelberg, Alemanha | MLA150 | O processo de fabricação é realizado nele. |
| Instalação de sala limpa Nano3 | UCSD, La Jolla, CA, EUA | ||
| Fotorresiste negativo | Futurrex, NJ, EUA | NR9-1500PY | |
| Osciloscópio | Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, EUA | InfiniiVision 2000 X-Series | |
| Fotorresiste | positivo AZ1512 | Denton Discovery 18 Sputter System | |
| Gerador de sinal | NF Corporation, Yokohama, Japão | WF1967 gerador multifuncional | Wafer Dipper 4 " |
| Sputter deposição | Denton Vacuum, NJ, EUA | Denton 18 | |
| Teflon wafer dipper | ShapeMaster, Ogden, IL, EUA | SM4WD1 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
