Изготовление однородных наномасштабных полостей с помощью кремниевой прямой вафельной связи

Stephen R. D. Thomson; Justin K. Perron; Mark O. Kimball; Sarabjit Mehta; Francis M. Gasparini

doi:10.3791/51179

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Изготовление однородных наномасштабных полостей с помощью кремниевой прямой вафельной связи

9.5K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/51179

⸱

9 января 2014 г.

Stephen R. D. Thomson¹ , Justin K. Perron²^,³ , Mark O. Kimball⁴ , Sarabjit Mehta⁵ , Francis M. Gasparini¹

¹Department of Physics, The State University of New York at Buffalo, ²Joint Quantum Institute, University of Maryland, ³The National Institute of Standards and Technology, ⁴Cryogenics and Fluids Branch, NASA Goddard Space Flight Center, ⁵HRL Laboratories

В этой статье

Краткое содержание

Описан метод постоянного склеивания двух кремниевых пластин, чтобы реализовать единый корпус. Это включает в себя подготовку пластины, очистка, RT связи, и annealing процессов. Полученные кабальные (клетки) имеют однородность корпуса 1%^1,2. Полученная геометрия позволяет измерять ограниченные жидкости и газы.

Аннотация

Измерения теплоемкости и сверхтекучей фракции ^{ограниченного 4}Он был выполнен вблизи перехода ламбды с использованием литографически узорчатых и кабально соединенных кремниевых пластин. В отличие от заточений в пористых материалах, часто^{используемых для этих типов экспериментов 3,}кабенные обеспечивают заранее разработанные единые пространства для заключения. Геометрия каждой ячейки хорошо известна, что устраняет большой источник двусмысленности в интерпретации данных.

Исключительно плоские, диаметром 5 см, толщиной 375 мкм вафель Si с вариацией около 1 мкм по всей пластине можно получить на коммерческой основе (например, от компании по переработке полупроводников). Тепловой оксид выращивается на вафлях для определения измерения затякония в z-направлении. Шаблон затем травления в оксиде с использованием литографических методов, с тем чтобы создать желаемый корпус при склеивании. Отверстие просверлено в одной из пластин (вверху), чтобы обеспечить введение жидкости для измерений. очищаются^{2 в растворах} RCA, а затем положить в микрочистую камеру, где они промыть деионизированной водой⁴. связаны на RT, а затем annealed на 1100 фунтов стерлингов. Это формирует сильную и постоянную связь. Этот процесс может быть использован для создания однородных корпусов для измерения тепловых и гидродинамических свойств ограниченных жидкостей от нанометров до микрометровой шкалы.

Введение

Когда чистые кремниевые пластины втягиваются в интимный контакт на RT, они притягиваются друг к другу с помощью сил ван дер Ваальса и образуют слабые местные связи. Эта связь может быть сделано гораздо сильнее, annealing при более высоких^{температурах 5,6}. Связь может быть сделано успешно с поверхностями либо SiO_{2 к} Si или SiO₂к SiO₂. Склеивание пластин Si чаще всего используется для кремния на изоляторных устройствах, кремниевых датчиках и приводах, а также оптических устройствах^7. Работа, описанная здесь принимает прямой связи в другом направлении, используя его для достижения четко определенных равномерно-прост....