Summary
We presenteren methoden voor de productie van een patroon microstructuren van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNTs), en hun gebruik als master mallen voor de productie van polymeer microstructuren met georganiseerde nanoschaal oppervlaktestructuur. De CNT bossen verdicht door condensatie van oplosmiddel op het substraat, die aanzienlijk verhoogt de pakkingsdichtheid en maakt zelfsturend vorming van 3D-vormen.
Abstract
De introductie van nieuwe materialen en processen om microfabricage heeft, voor een groot deel, konden vele belangrijke ontwikkelingen in de microsystemen, lab-on-a-chip apparaten, en hun toepassingen. In het bijzonder werden de mogelijkheden voor kosteneffectieve fabricage van polymeer microstructuren veranderd door de komst van zachte lithografie en andere micromolding technieken 1, 2, en dit leidde een revolutie in de toepassingen van microfabricage tot biomedische technologie en biologie. Niettemin blijft het een uitdaging om microstructuren te fabriceren met goed gedefinieerde nanoschaal oppervlaktestructuren, en om willekeurige 3D-vormen te fabriceren op micro-schaal. Robuustheid van master mallen en het onderhoud van de vorm van integriteit is vooral belangrijk om high fidelity replicatie van complexe structuren en het behoud van hun nanoschaal oppervlaktestructuur. De combinatie van hiërarchische structuren, en heterogene vormen, is een grote uitdaging om bestaande microfabricage methoden die larGely vertrouwen op top-down etsen met behulp van vaste masker sjablonen. Aan de andere kant kan de bottom-up synthese van nanostructuren, zoals nanobuisjes en nanodraden bieden nieuwe mogelijkheden om microfabricage, in het bijzonder door gebruik te maken van het collectieve zelf-organisatie van nanostructuren, en de plaatselijke controle van hun groei gedrag met betrekking tot microfabricated patronen .
Ons doel is het introduceren van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNTs), die we naar verwijzen als CNT "bossen", als een nieuwe microfabricage materiaal. We presenteren details van een reeks van verwante methoden die werd ontwikkeld door onze groep: de fabricage van de CNT bos microstructuren door thermische CVD van lithografische patronen katalysator dunne films; zelfgestuurd elastocapillary verdichting van de CNT microstructuren, en replica gieten van polymeer microstructuren met behulp van CNT composiet master-mallen . In het bijzonder ons werk blijkt dat zelfsturend capillaire verdichten ("capillair vormen"), die performed door condensatie van een oplosmiddel op het substraat met CNT microstructuren, verhoogt de dichtheid van CNTs. Dit proces maakt gerichte transformatie van de verticale CNT microstructuren in rechte, schuine en gedraaide vormen, die robuuste mechanische eigenschappen dan die van typische microfabricage polymeren hebben. Dit maakt het mogelijk de vorming van nanocomposiet CNT meester mallen door capillaire-driven infiltratie van polymeren. De replica structuren vertonen de anisotrope nanoschaal textuur van de aangepaste CNTs, en kan muren met sub-micron dikte en de aspect ratio van meer dan 50:1. Integratie van CNT microstructuren in de fabricage biedt verder mogelijkheid om de elektrische en thermische eigenschappen van CNTs, en diverse mogelijkheden voor chemische en biochemische functionalisering 3 te exploiteren.
Protocol
1. Catalyst Patroonvorming
- Verwerven (100) siliciumplak met een 3000A dikke siliciumdioxydelaag met tenminste een geslepen zijde. U kunt ook het verwerven van een kale silicium wafer en groeien 3000A siliciumdioxide op de wafer. De verwerking hieronder beschreven wordt uitgevoerd op het gepolijste zijde van de wafer.
- Spincoat een laag HMDS op 500rpm voor 4T, dan op 3000rpm voor de jaren '30. HMDS bevordert de hechting tussen de wafel en de fotolak.
- Spincoat een laag SPR-220-3 op 500rpm voor 4T, dan op 3000rpm voor de jaren '30.
- Bak de wafer op een kookplaat bij 115 ° C 90.
- De gewenste masker katalysator patronen, bloot wafer aan UV licht met een instraling van 20 mW / cm 2 bij 405 nm voor 6s in vaste contact mode.1.6) Bak de wafer op een kookplaat weer bij 115 ° C 90 (post blootstelling bakken).
- Ontwikkel de blootgestelde fotolak voor 60 gebruik van AZ-300 MAV ontwikkelaar.
- Spoelende wafer gedurende 60 in DI water.
- Borg 10nm Al 2 O 3, gevolgd door 1 nm Fe per e-beam verdamping of sputteren.
- Handmatig schrijver en break wafer in stukken van ongeveer 20 × 20 mm of kleiner.
- Voer lift-off van de fotolak door het weken van de wafer stukken in een 1 liter bekerglas met 100 ml aceton, terwijl de beker is geplaatst in een ultrasoon bad bij het aanzetten van 6 voor 8min (CREST Ultrasonics 1100D).
- Gooi en vervang de aceton en ultrasone trillingen weer met dezelfde instellingen.
- Breng de wafer stukken over in een bekerglas met isopropanol (IPA), dan laten weken voor 2min.
- Verwijdert u de wafer stukken uit de RIE met een pincet. Droog elk stuk met een lichte stikstofstroom met behulp van een handheld mondstuk.
2. CNT groei
- Schaf een kale (of oxide-coating) silicium wafer en handmatig schrijver en breken een stuk met afmetingen van ongeveer 22 × 75 mm. Deze "boot"worden gebruikt ter ondersteuning en laden katalysator beklede wafer stukken in de buisoven. De boot is zeer nuttig voor het houden van de wafer stukken tijdens het laden en lossen, maar geen rol spelen in het groeiproces. In principe kan de boot materiaal dat chemisch en thermisch stabiel is onder de CNT groeiomstandigheden zijn.
- Plaats een gewenst aantal katalysator-gecoate wafer stukken (groeisubstraten) op de boot, 30 mm van de voorrand.
- Plaats de boot met groeisubstraten in de buis. Duw de boot in de buis, zodanig dat de voorkant is 30 mm achter de oven thermokoppel gelegen, met behulp van een roestvrij stalen of kwarts duwstang. Deze 30mm positie is de "sweetspot", die de hoogste CNT groei geeft in onze oven. Er moet deze positie bepalen inrichting van de gebruiker afhankelijk van de gebruiker de inrichting en doelstellingen (bijv. maximaliseren van CNT groeisnelheid of dichtheid).
- Aansluitende eindkappen, het afdichten van de buis. Men dient niet te storen de positie van de boot of patroon silicium stukken. Opmerking: CNT groei is zeer gevoelig voor positie in de buis.
- Spoel de kwartsbuis met 1000sccm van helium 5min bij kamertemperatuur.
- Terwijl de stromende 400sccm van waterstof en 100sccm van de helium, oprit de temperatuur tot 775 ° C in 10 minuten, en houd vervolgens de stromen en de temperatuur voor 10min. Deze stap waardoor de film chemisch verminderen van ijzeroxide te strijken en dewet in nanodeeltjes.
- Wijzig de waterstof debiet naar 100sccm en de helium-debiet te 400sccm, terwijl het toevoegen van 100sccm van ethyleen en het onderhoud van de oven op 775 ° C tot CNTs groeien. De hoogte van de CNTs wordt bepaald door de duur van deze stap.
- Om CNT groei te stoppen en af te koelen van het monster, de hand schuift u de kwartsbuis stroomafwaarts tot aan de katalysator chips worden op ongeveer 1 cm stroomafwaarts van de oven isolatie. Wees voorzichtig omblijven dezelfde stromen en oven instelpunttemperatuur als in de vorige stap, gedurende 15 minuten.
- Spoel de buis met 1000sccm van helium voor 5min, voorafgaand aan het ophalen van de monsters, en het draaien van de oven uit te schakelen.
3. CNT Verdichting
- Breng een stukje dubbelzijdig plakband op een 0,8 mm dikke aluminium gaas met gaten met een diameter 6.25mm. Zorg het gaas groter is dan de opening van een 1L bekerglas de band ongeveer gecentreerd op het net.
- Monteer de silicium wafer stuk met CNTs op de band, zodat de CNT microstructuren naar boven gericht zijn.
- Giet 100 ml aceton in een 1 liter bekerglas en plaats het bekerglas op een hete plaat in een zuurkast. Stel de verwarmingsplaat een temperatuur van 110 ° C bereiken Wacht tot aceton begint te koken. Wij merken op dat, op onze kookplaat, een instelling van 150 ° C nodig was om 110 ° C te bereiken op het oppervlak. Het kookpunt van aceton veel lager (ca. 56 ° C) maar found dat de verhoogde temperatuur mag aceton sneller koken en verwarmd de zijwanden van de beker, waardoor condensatie in de beker.
- Plaats de aluminium gaas op de beker zodanig dat de gemonteerde monster naar beneden.
- Opmerking een snelle fluctuaties in de damp voor stijgende de zijkant van de beker en stel de zuurkast raam niveau de damp voor te stabiliseren.
- Wanneer de damp voor benadert de top van de beker, zich aan de natuurlijke kleur verandert op het oppervlak van het siliciumsubstraat. Rainbow-achtige patronen zullen verschijnen en vegen over het gehele oppervlak. Dit betekent een dunne laag oplosmiddel dat op het oppervlak als de damp in contact komt met het koude oppervlak.
- Zodra er voldoende oplosmiddel is gedeponeerd, pak het gaas en zonder de oriëntatie van het monster, houd hem uit de buurt van het kokende oplosmiddel totdat de gedeponeerde oplosmiddel weg verdampt. De hoeveelheid tijd die wordt bepaald empirmatisch gebaseerd op de grootte en verdeling van de CNT structuren. Dit wordt verder behandeld in de discussie.
- Verwijder het gaas uit de beker, en zorgvuldig verwijderen van het monster van de dubbelzijdige tape, met behulp van een scheermesje. Grootste zorg moet worden genomen dat deze stap is het gemakkelijk om het monster te breken bij het verwijderen.
4. CNT Master Mold Fabrication
- Pool SU-8 2002 op de verdichte CNT microstructuren. Draai de steekproef op 500rpm voor 10s, daarna bij 3000rpm voor de jaren '30.
- Bak het monster bij 65 ° C gedurende 2 minuten en vervolgens bij 95 ° C gedurende 4 min.
- Expose het monster aan UV-licht met een instraling van 75mW/cm 2 voor 20.
- Bak weer het monster bij 65 ° C gedurende 2 minuten, vervolgens op 95 ° C gedurende 4 min.
5. Replica Molding
- Als repliceren delicate structuren, plaats de meester in een exsiccator samen met een glas walgelijke van 100 ul van (tridecafluoro-1, 1,2,2,-tetrahydtoocyl)-Trichloorsilaan op 400mTorr voor 12u.
- Meng totaal 1g PDMS (Sylgard 184) met een verhouding van 10:1 monomeer: vernettingsmiddel. Voor microstructuren een bodemmaat van enkele micrometers en een verhouding van 10 of meer gebruik een verhouding van 8:1.
- Plaats de CNT meester in een aluminium folie schotel, en giet PDMS in de schaal totdat het monster wordt ondergedompeld.
- Het monster wordt in vacuüm en Degas op 400mTorr gedurende 15 minuten. Eens bellen beginnen te vormen in het PDMS (meestal na ongeveer 3 minuten) periodiek te verhogen de druk snel om grote luchtbellen barsten.
- Genezen negatieve bij 120 ° C gedurende 20 minuten. Indien het monster HAR structuren, genezing bij 85 ° C voor 5 uur.
- Eenmaal uitgehard, schil terug aluminiumfolie en scheiden de meester van de zachte PDMS negatief met de hand.
- Als repliceren delicate structuren, plaatst u het negatieve in een exsiccator samen met een glas walgelijke van 100 ul van (tridecafluoro-1, 1,2,2,-tetrahydtoocyl)-trichloorsilaan op400mTorr voor 12u.
- Giet SU-8 2002 in de PDMS negatieve en ontgas op 400mTorr voor 10min.
- Bak het monster (SU-8 gevuld negatief) bij 65 ° C 4min vervolgens bij 95 ° C 6 tot het oplosmiddel verdampen van de dikke SU-8.
- Expose het monster aan UV-licht met een instraling van 75mW/cm 2 voor jaren '20 en bak weer bij 65 ° C gedurende 4min en vervolgens bij 95 ° C gedurende 8min.
- Laatste handmatig uit de vorm halen de SU-8 replica van het PDMS negatief.
6. Representatieve resultaten
Representatief volwassen CNT pijler arrays met hun verdicht vormen zijn weergegeven in figuur 4 (image gemodificeerd uit De Volder et al.. 4). HAR pijlers met een dikte van 10 pm of kleiner zijn geleidelijk worden verminderd rechtheid, die verder wordt verminderd tijdens verdichting. Verdichting van halfronde pijlers is aangetoond dat de in uniform gebogen pijlers grote gebieden (Fig. 4c). SU-8 infiltration voorkomt tussen en binnen CNT microstructuur van structuren afstand van 30 pm of onder een dunne film van SU-8 kan bestaan tussen structuren. Foto's van kritische stappen in het replicatieproces zijn weergegeven in figuur 5, de SEM afbeeldingen vergelijken gerepliceerd microstructuren hun replica op verschillende schalen worden getoond in figuur 6 (image gemodificeerd uit Copic et al.. 5). Current grenzen qua structuur vorming, zoals gevlochten structuren (image gemodificeerd uit De Volder et al.. 4) hoge aspectverhouding wanden en inspringende structuren in figuur 7 (beeld gemodificeerd uit Copic et al.. 5).
Figuur 1. Buisoven setup voor groei CNT groei. (A) Systeem schema. (B) Tube oven (Thermo Fisher-Minimite), met deksel open voor silicium boot haar in gesloten kwartsbuis. (C) b Siliconhaver met samples, blijkt voor en na de groei. Klik hier voor een grotere afbeelding te bekijken .
Figuur 2. (A) Schematische voorstelling van beker setup voor een gecontroleerde condensatie van dampen van oplosmiddelen op CNT microstructuren (beeld gewijzigd van De Volder et al.. 6). (B) CNT monster substraat verbonden met aluminium gaas boven kokend aceton.
Figuur 3. Process flow voor replica vormen van de CNT microstructuren, en het imago van de representatieve gerepliceerd microstructuur aanbod in vergelijking met US kwartaal dollar munt.
Figuur 4. Voorbeeldige CNT microstructuren voor en na capillary vormen. Schematische en SEM beelden van tal van cilindrische CNT pijlers (a) voor capillair vormen, en (b) na capillair vorming (beeld gewijzigd van De Volder et al.. 6). Inlegwerk tonen uitlijning en de dichtheid van CNTs. (C) Semicylindrical CNT pijlers verdichten en kantelen tijdens capillair vorming, de vorming van schuine balken (beeld gewijzigd ten opzichte van Zhao et al.. 7). Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .
Figuur 5. Belangrijke stappen van CNT negatieve mal fabricage en replica gieten. (A) Gieten van PDMS negatieve mal. (B) het ontgassen van de negatieve vorm. (C) Handmatige Lostijd van de negatieve, en het gieten van de SU-8 replica.
Figuur 6. Vergelijking van (a) CNT/SU-8 master en (b) replica micropillar structuren met high-fidelity replicatie van micro-schaal vorm en nanoschaal textuur (dat wil zeggen, zijwanden en bovenkant), over een groot gebied (afbeelding gewijzigd vanaf Copic et al.. 5). Klik op hier om een grotere afbeelding te bekijken .
Figuur 7. High-aspect-ratio (HAR) en re-deelnemer CNT microstructuren en hun polymeer replica's. (A) Verdicht CNT honingraat met bijbehorende SU8-CNT meester en SU8 replica. (B) Master en de replica van hellende CNT microwell (beeld gewijzigd vanaf Copic et al.. 5). (C) Verdicht twisted CNT micropillars, met master en replica van de individuele structuur (beeld gewijzigd van De Volder et al.. 4). De honingraten in (a) hebben wand breedte van 400 nm en een hoogte van 20 pm.= "Http://www.jove.com/files/ftp_upload/3980/3980fig7large.jpg" target = "_blank"> Klik hier voor een grotere afbeelding weer te geven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Lithografische patronen en voorbereiding van de CNT katalysator substraten is eenvoudig en herhaalbaar, maar komen tot een consistente CNT groei vereist een zorgvuldige aandacht aan hoe de hoogte en de dichtheid van de CNT bossen worden beïnvloed door de luchtvochtigheid en de conditie van de groei buis. In onze ervaring patronen groter dan 1000 um 2 zijn minder gevoelig voor kleine fluctuaties in de verwerkingsomstandigheden. Verder, de dichtheid van de patronen stukken invloed op de groei dichtheid en hoogte 8. De groei dichtheid en hoogte groter voor patronen vulling fractie (totale oppervlakte van katalysator gedeeld door de totale substraatoppervlak) groter dan ongeveer 20%. Ook is het belangrijk van vitaal belang om de groei buis schoon te maken en bakken van de buis tussen de opeenvolgende gezwellen aan het geaccumuleerde koolaanslag te verwijderen. Buis bakproces door verwarmen van de buis gedurende 30 minuten bij 875 ° C met 100 sccm luchtstroom. Bovendien is de CNT groei afhankelijk iss van de temperatuur, gassamenstelling en de verblijftijd van het gas in de oven. Zo is het vaak nodig om empirisch vinden "sweetspot" in een groei systeem en de plaatsing van de monsters in de procedure hier vastgestelde is gebaseerd op de sweetspot onze buisoven en procesparameters.
De belangrijkste eigenschappen van onze CNT bossen voor de verdichting en de daarop volgende master-schimmelvorming zijn hun uitlijning, verpakking dichtheid en hechting aan de ondergrond. Wanneer CNT microstructuren worden geëtst door een korte blootstelling aan zuurstof plasma, is de top "korst" van verwarde CNTs verwijderd. Deze korst beperkt de CNT bos lateraal, en dus het verwijderen van de korst maakt een grotere verdichting van de CNTs, en verhoogt de hoeveelheid slip die optreedt onder de CNTs tijdens het verdichten stap. Ook kan de CNT diameter aangepast worden door de katalysator laagdikte en de gloeien omstandigheden dat de injectie van de koolwaterstof bron voorafgaan de CVD furnace 9. Door het afstemmen van de gloei-voorwaarden en eventueel het etsen van de CNTs hebben we afgestemd op de verdichting factor van ongeveer 5x tot 30X 6. En wordt de hechting van de CNTs het substraat versterkt door snel koelen van de substraten in de groei atmosfeer onmiddellijk na het sluiten van de geprogrammeerde groeitijd. In dit geval is de oven behuizing wordt geopend en het verwarmingselement wordt uitgeschakeld wanneer de groei gasmengsel nog stroomt door de ovenbuis. Deze gegevens worden grondig besproken in onze andere publicaties hierin geciteerd.
Om consistente CNT verdichting bereikt, moet vermeden overmatige oplosmiddel condensatie op het substraat. Overmatige condensatie zorgt ervoor dat de CNT structuren worden overstroomd, die kan vervormen, strijk, of delamineren HAR microstructuren. De benodigde hoeveelheid condensatie volledig te verdichten van de CNTs is afhankelijk van zowel de hoogte en dichtheid van de microstructuren. In onze praktischece, de hoeveelheid oplosmiddel condensatie wordt gecontroleerd door telling van het aantal "golven" oplosmiddel dat zwaai over het substraat. De gekleurde golven vormen optische interferentiepatronen door de dunne film van gecondenseerde vloeistof op het substraat. Voor typische microstructuren met afmetingen 10 tot 100 micrometer, zijn tussen 1 en 5 golven nodig zijn in onze setup. Daarom kan de hoeveelheid oplosmiddel in het bekerglas dienovereenkomstig worden gekozen, of het monster kan worden verwijderd uit de beker na het gewenste aantal golven is verstreken.
Master schimmelvorming sterk afhankelijk van SU-8 infiltratie en de vorming van de SU-8-CNT nanocomposiet. SU-8 infiltratie gemakkelijk te realiseren door de bevochtiging van het CNTs de SU-8. Selectie van de SU-8 viscositeit en de draaisnelheid bepaalt de SU-8 volumefractie en de gladheid van de zijwanden van de master structuur. SU-8 wieken in de afzonderlijke CNT structuren en afhankelijk van de afstand tussen de structuren kunnen alzo kous in de ruimtes tussen de CNT structuren. Hierdoor kan een dunne film van SU-8 nog tussen dicht op elkaar structuren en de dikte van deze film kan afgestemd door op SU-8 viscositeit en toerental worden. De genoemde draaisnelheid tot volledig geïnfiltreerd structuren hoogte van 10 tot 300μm en verhoudingen 0,2 tot 20. Deze procescondities het behoud van de oppervlaktestructuur van de CNT structuren, dat wil zeggen, de zijwanden en bovenkant oppervlakken niet uitstulping naar buiten met een overmaat SU-8.
Vacuümgieten de PDMS negatief via een sterke en afhankelijk van de eerste monomeer vernetter verhouding en uithardingsomstandigheden. Een verhouding van 10:1 monomeer: cross-linker wordt gebruikt voor de meeste gietstukken, maar het gieten HAR structuren (AR> 10) met een hoog rendement of een re-entry structuren blijft uitdagend. HAR structuren vereisen een mengverhouding van 8:1 als gevolg van de toegenomen stijfheid en verminderde hechting van de negatieve. Een Lostijd middel, zoalsgefluoreerde silaan 10 kan worden gebruikt om verder te verminderen de vereiste scheiding kracht ontlasting van de master microstructuren tijdens Lostijd en sterk verhogen van de opbrengst. Bij het gieten van replica's, ontgassing is niet nodig als gevolg van de langdurige bakken. Ontgassen bleek tot inconsistente replicatie door niet-uniforme verdamping van SU-8 oplosmiddel.
Het belangrijkste voordeel van de CNT meester-technologie is de mogelijkheid om robuuste meester kenmerken vormen met hiërarchische structuren, high aspect ratio's, en schuin of gebogen vormen. Echter, dit vereist een zorgvuldige afstemming van de CNT groeiomstandigheden te bereiken uniforme en consistente starten patronen, praktische beheersing van de capillaire vormen stap, en de uitvoering van de SU-8 infiltratie en replicatie stappen om high-fidelity kopieën van de master vormen. De exacte parameters kan variëren afhankelijk van de geometrie van de gewenste structuur en kan niet worden opgevat tot vele iteratieve triALS worden uitgevoerd. Bovendien, omdat de hoeveelheid verdichting door capillaire die afhankelijk van de dichtheid en de rechtheid van de CNTs zal voorspelling van de afmetingen van de verdichte CNT structuren worden gekalibreerd experimenten het verdichten bepalen. Toch kan onze methode belangrijke voordelen als hiërarchisch textuur en / of 3D polymeer eigenschappen gewenst en / of de verbeterde eigenschappen van de CNT structuren (op elk eindpunt in het proces) gewenst. Deze verbeterde eigenschappen kunnen omvatten de mechanische stevigheid, thermische of elektrische geleidbaarheid van de master structuren of als eigenschappen van de CNT eigenschappen zelf.
Tot slot hebben we laten zien een veelzijdig proces om precies te vormen heterogene CNT microstructuren met behulp van capillaire vormen, infiltreren ze, en ze vervolgens te repliceren in SU-8. In onze eerdere werk hebben we aangetoond een 25-voudige replicatie sequentie mogelijk zondery schade aan de negatieve of trouw vermindering van de replica 5. Omdat onze is gebaseerd op replica vormen te werpen replica verschillende materialen kunnen worden gebruikt in de toekomst in plaats van SU-8 met PU, PMMA, PDMS en zelfs lage temperatuur metalen. Andere CNT groei van de procedures en structuren uit andere nanoschaal filamenten (bijvoorbeeld, anorganische nanodraden, biofilaments) zou kunnen dienen als het kader van nieuwe matrijs architecturen ook.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Acknowledgments
Dit onderzoek werd ondersteund door de Nanomanufacturing programma van de National Science Foundation (CMMI-0927634). Davor Copic werd mede ondersteund door de Rackham Merit Fellowship Program aan de Universiteit van Michigan. Sameh Tawfick erkent gedeeltelijke steun van de Rackham Predoctoraal Fellowship. Michael De Volder werd gesteund door de Belgische Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO). Microfabricage werd uitgevoerd bij het Lurie Nanofabrication Facility (LNF), die lid is van het National Nanotechnology infrastructuurnetwerk, en elektronenmicroscopie werd uitgevoerd op de Michigan Electron Microbeam Analysis Laboratory (Emal).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 4" diameter <100> silicon wafers coated with SiO2 (300 nm) | Silicon Quest | Custom | |
| Positive photoresist | MicroChem | SPR 220-3.0 | |
| Hexamethyldisilizane (HMDS) | MicroChem | ||
| Developer | AZ Electronic Materials USA Corp. | AZ 300 MIF | |
| Sputtering system | Kurt J. Lesker | Lab 18 | Sputtering system for catalyst deposition |
| Thermo-Fisher Minimite | Fisher Scientific | TF55030A | Tube furnace for CNT growth |
| Quartz tube | Technical Glass Products | Custom | 22 mm ID × 25 mm OD 30" length |
| Helium gas | PurityPlus | He (PrePurified 300) | |
| Hydrogen gas | PurityPlus | H2 (PrePurified 300) | UHP |
| Ethylene gas | PurityPlus | C2H4 (PrePurified 300) | UHP |
| Perforated aluminum sheet | McMaster-Carr | 9232T221 | For holding sample above densification beaker |
| UV flood lamp | Dymax | Model 2000 | |
| SU-8 2002 | MicroChem | SU-8 2002 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit |
References
- Xia, Y. N., Whitesides, G. M. Soft lithography. Annual Review of Materials Science. 28, 153-184 (1998).
- Xia, Y. Replica molding using polymeric materials: A practical step toward nanomanufacturing. Advanced Materials. 9, 147-149 (1997).
- Tasis, D., Tagmatarchis, N., Bianco, A., Prato, M. Chemistry of Carbon Nanotubes. Chemical Reviews. 106, 1105-1136 (2006).
- De Volder, M. Diverse 3D Microarchitectures Made by Capillary Forming of Carbon Nanotubes. Advanced Materials. 22, 4384-4389 (2010).
- Copic, D., Park, S. J., Tawfick, S., De Volder, M. F. L., Hart, A. J. Fabrication of high-aspect-ratio polymer microstructures and hierarchical textures using carbon nanotube composite master molds. Lab on a Chip. 11, 1831-1837 (2011).
- De Volder, M. F. L., Park, S. J., Tawfick, S. H., Vidaud, D. O., Hart, A. J. Fabrication and electrical integration of robust carbon nanotube micropillars by self-directed elastocapillary densification. Journal of Micromechanics and Microengineering. 21, 045033-04 (2011).
- Zhao, Z. Bending of nanoscale filament assemblies by elastocapillary densification. Physical Review E. 82, 041605 (2010).
- De Volder, M. F. L., Vidaud, D. O., Meshot, E. R., Tawfick, S., Hart, A. J. Self-similar organization of arrays of individual carbon nanotubes and carbon nanotube micropillars. Microelectronic Engineering. 87, 1233-1238 (2010).
- Nessim, G. D. Tuning of Vertically-Aligned Carbon Nanotube Diameter and Areal Density through Catalyst Pre-Treatment. Nano Letters. 8, 3587-3593 (2008).
- Pokroy, B., Epstein, A. K., Persson-Gulda, M. C. M., Aizenberg, J. Fabrication of Bioinspired Actuated Nanostructures with Arbitrary Geometry and Stiffness. Advanced Materials. 21, 463-469 (2009).
