Рендеринг SiO₂/Si Поверхности Omniphobic путем резьбы газо-захват микротекстуры состоит из Reentrant и вдвойне Reentrant полости или столбы

Наши газовые микротекстурные поверхности, или GEMS, могут затем ловить воздух на эмульсии и жидкостях, независимо от их химии поверхности. Вот почему мы считаем, что этот подход имеет огромный потенциал для приложений, которые в противном случае требуют перфторированных покрытий. В отличие от 3D-печати и других традиционных методов производства, фотолитография и сухое офорт позволяет изготовить сложные, микромасштабные, нависающие перевант и вдвойне переведать топографии.

Впервые пользователи должны использовать практические и периодически проверять ставки травления для каждого типа дизайна, прежде чем пытаться экспериментировать, так как скорость может меняться с размером выборки. Изготовление повторного участника и вдвойне повторного вовека столбов и полостей является многоступенчатый процесс, который включает в себя сложные шаблоны дизайна. Визуальная демонстрация микрофабрикации поможет с пониманием протокола.

Начните процесс микрофабрики, создав новый файл в соответствующей программе макета. Нарисуйте единицу ячейки, состоящую из 200 микрометрового круга диаграммы. Копировать вставить этот круг с центром к центру расстояние 212 микрометров, чтобы создать массив кругов в квадратном патче, с одним сантиметром в квадрате области.

Затем нарисуйте круг диаметром 100 миллиметров и поместите один сантиметр квадратного массива в квадрате внутри круга. Воспроизвести эту композицию для создания сетки квадратных массивов 4 x 4. Функции внутри круга будут перенесены на четырехдюймовые.

Затем экспортировать файл проектирования в нужный формат для системы массовой классификации. Для очистки пластин для микрофабрики поместите кремниевую пластину диаметром четыре дюйма с слоем теплового оксида толщиной 2,4 микрометра в растворе Пираньи в течение десяти минут, прежде чем опоясывание деионизированной водой. Затем спина сухой под азотной среды.

После высыхания используйте осаждение фазы пара, чтобы покрыть шестислойнымdisilazane и смонтировать пластину на четырехдюймовый вакуумный чек в спин-кодера. Обложка с photoresist и использовать спин кодера для распространения фоторезист равномерно по всей поверхности пластины, как 1,6 микрометра толщиной слоя. Выпекать фоторезист покрытием на 110 градусов по Цельсию горячей пластины в течение двух минут.

Перенесите запеченную пластину в систему прямого рейтинга. Разоблачить пластины ультрафиолетового излучения в течение 55 миллисекунд и передачи УФ подвергаются в стеклянной чашке Петри, содержащий фоторезистер разработчика, чтобы позволить функции развиваться. Через 60 секунд аккуратно промойте деионизированной водой, чтобы удалить излишки, и выкрутите в азотной среде.

После фотолитографии перенесите пластину на индуктивно соединенную плазменную реактивную ионную офортную систему, в которой используется смесь октагтороциклобутановых и кислородных газов. Запустите процесс в течение примерно 13 минут, чтобы вытравить открытый слой кремнезема. Для обеспечения того, чтобы толщина слоя кремнезема внутри желаемых узоров была сведена к нулю, используйте отражалометр для измерения толщины оставшегося кремнезема и корректировки продолжительности последующего периода травления на основе толщины слоев кремнезема.

После травления слоя кремнезема, передать пластины в глубокий индуктивно соединенных плазменных реактивных ионных офортов системы и запустить этот процесс в течение пяти циклов, в результате чего офорт глубины кремния эквивалентно примерно два микрометра. Очистите раствором Пираньи, затем промойте и закрушите сухим, как было попродемонстрировано ранее. Выполните изотропное офорт, чтобы создать подрез под слоем кремнезема с гексафторидом серы в течение 25 секунд, а затем очистка с piranha раствор промыть и спина сухой, как попродемонстрировано.

После создания подреза, используйте высокотаб температурную систему печи для выращивания 500-нанометрового слоя теплового оксида на пластине. Далее, шаг кремнезема вертикально вниз в течение трех минут, чтобы удалить тепловой слой оксида из полости дна, оставляя слой кремнезема вдоль боковых стен, которые в конечном итоге образуют двойной реантентный край. После травления избыточного термически выращенного оксида повторите пять циклов процесса Bosch, чтобы углубить полости на два микрометра, затем очистите пластину раствором пираньи, промойте и закрушите сухим, как это было продемонстрировано.

Чтобы создать пустое пространство за термически выращенным оксидом в устье полости, изотропно вытравлив кремний в течение 150 секунд, чтобы получить двойной реантентантный край. Количество времени, затраченного на последний изотропный кремниевый etch должны быть настроены, чтобы создать как можно больше места за термически выращенных оксида без слияния полостей. После создания двойного повторного полости, выполнить процесс Bosch в течение 160 циклов, чтобы увеличить глубину полостей примерно до 50 микрометров.

Очистите пластину в свежем растворе Пираньи, промойте и вращайте сухим, как это было продемонстрировано. Перенесите пластину в вакуумную печь при температуре 50 градусов по Цельсию в течение 48 часов. Затем вафля может храниться в чистом шкафу для потока азота.

Здесь показаны репрезентативные реантентные и вдвойне отступные полости и столбы микрофабрикатов, как показано на фото. Силиконовые кремниевые поверхности с массивами вдвойне отступных столбов обладают видимыми углами контакта более 150 градусов как для воды, так и для гексадекан с минимальным контактным углом истереза. Любопытно, что когда те же кремниевые кремниевые поверхности с массивами столбов погружаются в те же жидкости, они вторгаются мгновенно.

В отличие от этого, вдвойне reentrant полостей захвата воздуха при погружении в обе жидкости. Кроме того, конфокальные микроскопии показывает, что нависающие функции стабилизировать вторгающиеся жидкости и заманить воздух внутри них. Микрофабрика массивов столбов, окруженных стенами двойного повторного профиля, изолирует стебли от смачивания жидкостей, что приводит к гибридным микротекстурам, которые ведут себя как поглощение газа микро текстурами.

Используя аналогичный подход, мембраны могут быть разработаны, которые были бы способны выполнять функции коммерческих мембран, но без использования вредных перфторуглеродов, прокладывая путь для более экологичных промышленных процессов. Мы могли бы исследовать производительность грибов формы полостей и столбов с точки зрения их способности захвата воздуха под жидкостями, а также с точки зрения прорыва давления и так далее. Этот протокол включает в себя использование чистой комнате объекта, а также горячие пластины, легковоспламеняющиеся и коррозионные химические вещества.

Поэтому необходимы обучение технике безопасности и средства индивидуальной защиты.