Микроперфорацией литографии для генерации микро-и субмикронных структур на полимерные подложки

Общей целью данной работы является создание микро- и субмикронных узоров на верхней боковой стенке и нижних поверхностях полимерной подложки для различных применений. Это достигается путем нанесения сначала промежуточных и целевых полимерных слоев на жесткую поверхность. Затем изготавливаются острые и закругленные формовочные конструкции, которые используются для тиснения подложки выше температуры стеклования промежуточного полимера, которая ниже температуры плавления целевого полимера.

После того, как подложка остывает, форма удаляется, и на поверхностях полимерных подложек обнаруживаются микро- и субмикронные узоры. Биомедицинские приложения микропробивной литографии являются первыми. Микробиомы PPY, полученные в результате резки, используются для определения уровня глюкозы.

Во-вторых, каналы HDP, созданные с помощью волочения, могут быть использованы в качестве микрофлюидных каналов внутри устройств лабон-чипа для снижения трения потока жидкости. В этой процедуре силиконовая подложка, покрытая промежуточным полимером и материалом, подлежащим печати, нагревается выше температуры стеклования промежуточного полимера и ниже температуры плавления или перехода целевого материала. Затем форма и подложка вступают в физический контакт под высоким давлением с последующим охлаждением.

Наконец, они отделяются, когда их температура падает ниже температуры перехода промежуточного полимера, тем самым завершая перенос рисунка из формы в целевой слой. Для этой процедуры с помощью обычной УФ-литографии необходимо подготовить изготовленные силиконовые формы необходимых размеров. Подготовьте промежуточный слой, выбрав непроводящий лист ПММА, и поместите его на жесткую плоскую подложку.

Одиночный проводящий полимер теперь может быть покрыт обычным спиннинговым покрытием поверх промежуточного полимера. Дополнительно к спинко многопроводящие полимерные материалы покрывают область вокруг первого проводящего полимерного слоя клейкой лентой. С помощью пластыря и центрифугирования можно наносить несколько слоев в желаемых местах на подложке.

Затем тисните подложку с помощью машины для горячего тиснения в течение нескольких минут и демодулируйте подложку при температуре от 80 до 95 градусов Цельсия со скоростью 1,5 миллиметра в минуту. В этой процедуре верхний слой заменяется комбинацией двух и трех полимерных или металлических слоев соответственно для создания многослойных микроструктур. Рассмотрено изготовление гетеропереходов, диодов и конденсаторов.

Для создания двухслойного слоя PPY pdot с гетеропереходом первого слоя отжима, слоя pdot толщиной 10 микрометров на листе из ПММА. Далее запекайте субстрат при температуре 80 градусов Цельсия в течение одного часа. После запекания с отжимным покрытием пленкой PPY толщиной в один микрометр получите слой pdot и запекайте подложку в течение пяти минут.

Чтобы создать двухслойные алюминиевые диоды pdot, нанесите слой pdot толщиной 10 микрометров на лист ПММА и запекайте подложку в течение часа. Затем с помощью термического испарения нанесите слой алюминия толщиной 200 нанометров на слой pdot. Подложка должна быть размещена лицевой стороной вниз, а давление в камере должно быть установлено на пять микротуров в испарителе, высокое напряжение испаряет алюминиевые гранулы.

Следите за толщиной кварца до тех пор, пока не будет достигнуто 200 нанометров. Затем уменьшите напряжение до нуля и продуйте вентиляцию в камере перед извлечением пробы. Для генерации трехслойных конденсаторов pdot, PMMA pdot.

Spinco, толщиной 10 микрометров нанесите слой pdot на лист из ПММА и сделайте подложку в течение часа. Затем при 1000 об/мин несколько раз получить пленку из ПММА толщиной от 15 до 20 мкм на слое pdot и запекать подложку в течение 30 минут. После того, как слой ПММА запечен на прядильном покрытии, нанесите слой pdot толщиной два-три микрометра на пленку ПММА и запекайте подложку в течение пяти минут для всех микроструктур, тисните подложку с помощью машины для горячего тиснения в течение нескольких минут, после чего раздавите микроструктуры при температуре от 80 до 95 градусов Цельсия со скоростью 1,5 миллиметра в минуту.

Операция рисования похожа на резку, однако в ней используется жесткая форма с закругленными краями и форма A-P-D-M-S. Он также требует меньшего усилия вставки, более низкой скорости вставки и более высокой температуры печати. Начните изготовление микростоек PDMS с нанесения слоя S 1813 толщиной в микрометр на пресс-форму SU eight.

Форма SU eight создается с использованием традиционной УФ-литографии. Затем нанесите слой PDMS на форму SU eight с покрытием S 1813 при 1000 об/мин и запекайте образец при температуре 85 градусов Цельсия в течение трех часов на горячей плите. После того, как слой PDMS будет отвержден, промойте образец ацетоном, чтобы растворить S 1813 и освободить тонкую пленку PDMS от формы SU eight.

Таким образом, завершая создание пленки PDMS, теперь поместите пленку PDMS на лист HDPE толщиной 1,5 мм для печати. Поместите алюминиевую форму с закругленными краями на пленку PDMS и лист ПНД и запекайте под прессом в течение часа. Затем форма будет давить пленку PDMS на мягкий лист из полиэтилена высокой плотности.

После того как образец остынет до комнатной температуры, снимите форму, чтобы закончить изготовление канала на листе ПНД. В ходе этого процесса часть этой пленки PDMS, сформированной микростолбом, переносится на дно и две боковые стенки канала. С помощью операции резки MPL были изготовлены однослойные микроструктуры в PPY, PDOT и SPANI.

СЭМ был использован для анализа прямой линии шириной 300 микрометров и серпентинной микропроволоки шириной 50 микрометров для проверки чувствительности к влажности. Микропровод PPY и пленка PPY площадью один квадратный сантиметр подвергались воздействию относительной влажности в диапазоне от 45% до 85%. Их чувствительность измерялась как изменение сопротивления и сравнивалась. SEM был использован для исследования нескольких многослойных микроструктур, в том числе микролинейного PPY pdot шириной 300 микрометров, алюминиевого диода pdot с гетеропереходом и конденсатора PDOT PMMA pdot с использованием зондовой станции Кейтли.

С заземленным слоем pdot и потенциалом смещения от отрицательных 20 вольт до 20 вольт, приложенным к слою PPY. Напряжение прямого и обратного пробоя гетероперехода PPY PDOT составляло пять вольт и минус восемь вольт соответственно. Алюминиевый гетеропереход pdot был получен путем заземления алюминиевого слоя и приложения потенциала смещения от отрицательных пяти вольт до пяти вольт к слою pdot, измеренному при комнатной температуре.

Напряжение прямого и обратного пробоя составляло 3 и отрицательное напряжение 2,5 вольта соответственно. Конденсатор pdot PMMA PDOT был изготовлен с помощью зондовой станции KEITHLEY, и CV конденсатора был измерен при комнатной температуре. Измеренная емкость конденсатора при смещении низких частот составила около 0,06 пикофарада.

В то время как теоретически рассчитанное количество составляло 1,38, микростойки пикофарад PDMS были запрессованы в листы A-H-D-P-E для формирования боковых стенок канала. Средний угол соприкосновения капли воды в каналах ПНД составил 145,5 градусов. Микростойки PDMS используются для снижения трения сопротивления каналов из полиэтилена высокой плотности.

Капля, бегущая по каналу A-P-D-M-S с пленочным покрытием из полиэтилена высокой плотности, движется медленнее, чем капля, бегущая по каналу A-P-D-M-S с микростолбчатым кодированием из полиэтилена высокой плотности. Это связано с супергидрофобной природой канала, визуализируемого микростолбами PDM. Выполняя эти процедуры, не забывайте, что работа с фоторезистом, проводящими полимерами и летучими органическими соединениями может быть опасной, всегда соблюдайте меры предосторожности, такие как использование средств индивидуальной защиты и работа в хорошо проветриваемом помещении.