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Engineering

Verfahren zur Übertragung von Polymerfolien auf poröse Substrate mit minimierten Defekten

doi: 10.3791/59554 Published: June 22, 2019
* These authors contributed equally

Summary

Wir präsentieren ein Verfahren zur hochkontrollierten und faltenfreien Übertragung von Blockcopolymer-Dünnschichten auf poröse Stützsubstrate mit einer 3D-gedruckten Abflusskammer. Die Drainagekammerkonstruktion ist von allgemeiner Bedeutung für alle Verfahren, bei denen makromolekulare Filme auf poröse Substrate übertragen werden, was normalerweise von Hand in unwiederbringlicher Weise erfolgt.

Abstract

Die Herstellung von Vorrichtungen, die Dünnschichtverbundmembranen enthalten, erfordert die Übertragung dieser Folien auf die Oberflächen beliebiger Stützsubstrate. Durch die Durchführung dieser Übertragung in einer hochkontrollierten, mechanisierten und reproduzierbaren Weise kann die Erstellung von makroskaligen Defektstrukturen (z. B. Risse, Risse und Falten) innerhalb des dünnschichtigen Films, der die Geräteleistung und den nutzbaren Bereich beeinträchtigt, eliminiert werden. pro Probe. Hier beschreiben wir ein allgemeines Protokoll für den hochkontrollierten und mechanisierten Transfer eines polymeren Dünnfilms auf ein beliebiges poröses Stützsubstrat für den eventuellen Einsatz als Wasserfiltrationsmembrangerät. Insbesondere fertigen wir einen Blockcopolymer (BCP) Dünnschicht auf einer opferreichen, wasserlöslichen Poly(Acrylsäure) (PAA) Schicht und Siliziumwafersubstrat. Wir verwenden dann ein maßgeschneidertes, 3D-gedrucktes Transferwerkzeug und Abflusskammersystem, um den BCP-Dünnfilm auf die Mitte einer porösen eloxierten Aluminiumoxid-Trägerscheibe (AAO) zu legen, abzuheben und zu übertragen. Der übertragene BCP-Dünnfilm wird durch die Führung des zwischen dem Wasser und der 3D-gedruckten Kunststoffabflusskammer gebildeten Meniskus konsequent auf die Mitte der Stützfläche gelegt. Wir vergleichen auch unsere mechanisierten transferverarbeiteten Dünnschichten mit denen, die von Hand mit der Verwendung von Pinzetten übertragen wurden. Optische Inspektion und Bildanalyse der übertragenen Dünnschichten aus dem mechanisierten Verfahren bestätigen, dass im Vergleich zur Vielzahl von Rissen und Falten aus manuellen Übertragung von Hand. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die vorgeschlagene Strategie für den Dünnschichttransfer Fehler reduzieren kann, wenn sie mit anderen Methoden in vielen Systemen und Anwendungen verglichen wird.

Introduction

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Dünnschicht- und Nanomembran-basierte Geräte haben in letzter Zeit großes Interesse geweckt, da sie in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt werden können, von flexibler Photovoltaik und Photonik, faltbaren Displays bis hin zu tragbarer Elektronik1, 2 , 3. Voraussetzung für die Herstellung dieser verschiedenen Gerätetypen ist die Übertragung von dünner Folien auf die Oberflächen beliebiger Substrate, die aufgrund der Fragilität dieser Folien und der häufigen Herstellung von Makroschuppendefekten weiterhin eine Herausforderung darstellen. Strukturen, wie Falten, Risse und Risse, innerhalb der Filme nach der Übertragung4,5,6,7. Manuelle Übertragung von Hand, Pinzette und Drahtschleifen sind gängige Methoden der Dünnschichtübertragung, führen aber unweigerlich zu strukturellen Inkongruenz und plastischer Verformung8,9. Es wurden verschiedene Arten von Dünnschichttransfermethoden untersucht, wie z. B.: 1) Polydimethylsiloxan (PDMS) Stempelübertragung, bei der ein elastomerer Stempel verwendet wird, um den Dünnfilm aus dem Spendersubstrat zu erhalten und anschließend an den Empfänger zu übertragen. Substrat10, und 2) Opferschichttransfer11, bei dem ein Etchant verwendet wird, um selektiv eine Opferschicht zwischen dem Stützsubstrat und dem dünnschichtigen aufzulösen und dabei den dünnen Film abzulösen. Diese Techniken allein erlauben jedoch nicht notwendigerweise einen Dünnschichttransfer, ohne dass die Bildung oder Diefehlerbildung innerhalb der Dünnschichten beschädigt wird12.

Hier präsentieren wir eine neuartige, kostengünstige und verallgemeinerbare einfache Methode, die auf Opferschichtabhebe- und Meniskus-geführten Transfer innerhalb eines kundenspezifischen, 3D-gedruckten Abflusskammersystems basiert, um Blockcopolymer (BCP) dünnzupfern, um Zentren von porösen Substraten wie eloxierte Aluminiumoxid -Scheiben (AAO) mit wenig bis gar keinen angefallenen makroskaligen Defektstrukturen wie Falten, Rissen und Rissen. Im vorliegenden Kontext können diese übertragenen Dünnschichten dann als Geräte in Wasserfiltrationsstudien eingesetzt werden, möglicherweise nach sequenzieller Infiltrationssynthese (SIS) Verarbeitung9. Die Bildanalyse von übertragenen Filmen aus der optischen Mikroskopie zeigt, dass das meniskusgeführte, abflusskammergeführte System glatte, robuste und faltenfreie Proben liefert. Darüber hinaus zeigen die Bilder auch die Fähigkeit des Systems, die Dünnschichtmembranen zuverlässig auf die Zentren der aufnehmenden Substrate zu legen. Unsere Ergebnisse haben erhebliche Auswirkungen auf jede Art von Geräteanwendung, die die Übertragung von Dünnschichtstrukturen auf die Oberflächen beliebiger poröser Substrate erfordert.

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Protocol

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1. Herstellung des Transferwerkzeugs und des Abflusskammersystems

  1. Angefügt (Ergänzende Dateien 1, 2) ist die Konstruktionszeichnung für die Abflusskammerbaugruppe, die aus zwei Teilen besteht: oben und unten. Modellieren Sie dieses Gerät nach den Spezifikationen des gewünschten Systems (z.B. außendurchmesser des aufnehmenden Substrats) und exportieren Sie es als STL-Datei für den 3D-Druck.
  2. Verwenden Sie für das obere Teil einen Filamentdrucker der Wahl und drucken Sie in der niedrigstmöglichen Auflösung, einschließlich Gerüst, wo immer nötig. Halten Sie sich an die empfohlenen Parameter des Druckers. Es wird auch empfohlen, das obere Teil mit Poly(Milchsäure) (PLA) zu drucken, um Materialabwurf zu minimieren.
  3. Verwenden Sie für das untere Teil einen Tintenstrahlharzdrucker oder Einen Filamentdrucker mit einer Bauhöhe von bis zu 20 m.
    HINWEIS: PLA ist ein geeignetes Material, das Materialabwurf minimiert.
  4. Scheuern und reinigen Sie beide Teile mit entionisiertem Wasser, um die Entfernung von potentiellem Vergießen von Material aus dem Druckprozess zu gewährleisten. Ultraschall in entionisiertem Wasser wird ebenfalls empfohlen. Testen Sie das Gewinde an den beiden Teilen, um eine gute Passform zu gewährleisten.
  5. Vervollständigen Sie die Abflusskammer mit einem Neopren-O-Ring der Größe 117 und Schläuchen der in den Belegen angegebenen Parameter (Ergänzende Dateien 1, 2). Ein Schaltplan der gesamten Abflusskammerbaugruppe ist in Abbildung 1dargestellt.
  6. Drucken Sie das Übertragungswerkzeug mit einem beliebigen Filamentdrucker mit mittlerer bis feiner Auflösung. Es gibt zwei Teile: Klemme und Ladearm.
    HINWEIS: Es wird dringend empfohlen, das Transferwerkzeug mit Poly(Milchsäure) (PLA) zu drucken, da andere Kunststoffe schlecht benetzt werden können und dazu führen, dass der Wafer unerwartet nass wird.
  7. Vervollständigen Sie die Klemme mit einer Schraube der Größe 10 und befestigen Sie die Klemme dann an einer Laborbuchse.

2. Anfängliche mechanisierte Ablagerung und Membranabheber aus dem Spendersubstrat

  1. Legen Sie eine nackte AAO-Scheibe mit 25 mm Durchmesser (oder ein beliebiges poröses Empfängersubstrat nach Wahl) auf den unteren Teil der Abflusskammer. Legen Sie dann den Neopren-O-Ring auf die AAO-Scheibe und schrauben Sie ihn am oberen Teil der Abflusskammer.
  2. Spülen und/oder beschallen Sie das Setup mehrmals mit deionisiertem (DI) Wasser. Dies hilft, Staub und/oder Restpartikel aus dem 3D-Druck zu entfernen.
  3. Legen Sie das Stück Si-Wafer mit dem übertragbaren Polymerstapel (Spenderwafer) auf die Lippe des Transferwerkzeug-Ladearms.
  4. Füllen Sie die Abflusskammer mit 25 ml DI-Wasser.
  5. Senken Sie die Laborbuchse, so dass das Werkzeug langsam in die Eingangsrampe der Abflusskammer getaucht wird und das Spendersiliziumsubstrat langsam untergetaucht wird. Stellen Sie sicher, dass der Wafer ausreichend untergetaucht ist, damit die Membran vollständig des enmittiert und vom darunter liegenden Spendersubstrat abhebt.
    HINWEIS: Die Verwendung eines Si-Wafers ohne Staubkontamination gewährleistet eine einfache Trennung vom Spendersubstrat.
  6. Heben Sie das Transferwerkzeug langsam aus dem Wasser und bewegen Sie es aus dem Weg, um sicherzustellen, dass die schwimmende Membran nicht gestört wird.
  7. Koax die Membran in die Öffnung der Kammer mit Pinzette. Das Platzieren der Pinzette in Wasser vor der Membran führt sie aufgrund der Oberflächenspannung. Das Berühren der schwimmenden Membran selbst ist nicht notwendig und sollte vermieden werden.

3. Meniskus-geführte Übertragung auf Empfängersubstrat mit dem Abflusskammersystem

  1. Schließen Sie Schläuche an den Auslass des unteren Teils der Abflusskammer an. Befestigen Sie diesen Schlauch an einer 20 ml Luer-Lock Spritze.
  2. Besorgen Sie sich eine Spritzenpumpe mit der Zurückgezogensfunktion. Legen Sie die Spritze auf die Pumpe und ziehen Sie Wasser mit einer Rate von 1-2,5 ml/min ab, bis das gesamte Wasser abgelassen ist.
  3. Nach 10 min sollte das Wasser vollständig aus der Abflusskammer entfernt werden. Wenn sich noch Restwasser in der Kammer befindet, schließen Sie die Spritze und den Schlauch wieder an und ziehen Sie weiterhin Restwasser ab.
  4. Nach vollständiger Entwässerung des Wassers wird die Membran nun in der Mitte des Empfängersubstrats platziert. Trennen Sie die Abflusskammer von der Spritzenpumpe und zerlegen Sie die Abflusskammer, um das Empfängersubstrat zu entfernen, das die Membran enthält.
    HINWEIS: Der gesamte Prozess einschließlich Einrichtung dauert 15 min. Eine Reduzierung des Arbeitsvolumens von Wasser und eine Erhöhung der Abflussrate kann diesen Prozess verkürzen.
  5. Lassen Sie die Probe vollständig bei Raumtemperatur trocknen, bevor Sie sie in beliebiger Anwendung verwenden.

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Representative Results

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Die BCP-Membranproben wurden nach dem zuvor beschriebenen Verfahren9hergestellt. Die Proben wurden auf die Lippe des Ladearms des 3D-gedruckten Transferwerkzeugs (Abbildung1, links) gelegt und anschließend mit einer Laborbuchse auf die Eingangsrampe des 3D-gedruckten Ablasskammerwerkzeugs abgesenkt (Abbildung1, rechts). Eine Opferschicht aus Poly(Acrylsäure) (PAA) zwischen der BCP-Membran und dem darunter liegenden Spendersiliziumsubstrat wurde im Wasser innerhalb der Abflusskammer gelöst, was zu einer schwimmenden BCP-Membran führte. Anschließend wurde die Spritzenpumpe (Abbildung2, unten) betrieben, um Wasser mit einer Volumendurchflussrate von 2,5 ml/min abzuziehen, was zu einer Gesamtübertragungszeit von 10 min führte (unter der Annahme von zunächst 25 ml Wasser innerhalb des Abflusskammersystems). Diese Methode der Dünnschichtübertragung wurde mit dem manuellen Dünnschichttransfer per Hand und Pinzette verglichen, wie in Abbildung 3dargestellt.

Repräsentative Bilder von BCP-Dünnschichtproben, die manuell auf poröse AAO-Substrate übertragen werden, sind in Abbildung 4dargestellt. Diese Bilder veranschaulichen die schlechte Qualität der manuellen Übertragungsmethode, wie die schwere plastische Verformung und die makroskaligen Defektstrukturen in den BCP-Membranen belegen. Alle BCP-Membranen sind nach der manuellen Übertragung zerknittert und fragmentiert, zusätzlich zur Verzerrung der anfänglichen rechteckigen Geometrie der gewürfelten BCP-Membranen. Der menschliche Fehler, der durch manuelle Übertragung einführt, führt zu einer unvollständigen Übertragung der Membranen sowie zu einem Mangel an Zentrierung und/oder Genauigkeit der Platzierung auf den Empfänger AAO Substrat – dies wird mit Bildanalysesoftware weiter untersucht.

Repräsentative Bilder von BCP-Dünnschichtproben, die unter Verwendung der Meniskusführung und des Abflusskammersystems auf poröse AAO-Substrate übertragen werden, sind in Abbildung5dargestellt. Bei der Inspektion zeigen diese Bilder einen deutlichen Unterschied zu den Bildern in Abbildung 4, da die rechteckige Geometrie jeder Membran erhalten geblieben ist. Es scheint eine vollständige und gleichmäßige Laminierung der Membran auf den Empfänger-AAO-Substraten zu geben, ohne dass große plastische Verformungseffekte beobachtet werden. Darüber hinaus scheint es eine hohe Genauigkeit der Zentrierung der BCP-Membran auf die Empfängersubstrate zu geben, die mit Bildanalyse-Software bestätigt wird.

Um die Genauigkeit der Platzierung und Zentrierung der BCP-Membran auf dem Empfänger-AAO-Substrat zu charakterisieren, wurde die Zentroidbildanalyse mit der ImageJ-Analysesoftware durchgeführt. Insbesondere wurde für jede Probe der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der BCP-Membran und dem Schwerpunkt des Empfängers AAO-Substrats berechnet. Diese Werte sind in Tabelle 1 und Tabelle 2aufgeführt, die der manuellen Übertragungsmethode bzw. der Meniskus-geführten/Drain-Kammer-Methode entsprechen. Die Mittel-zu-Mitte-Abstände für manuell übertragene Proben (Tabelle1) variierten stark und mit Werten von 0,533 mm bis 8,455 mm. Der durchschnittliche Abstand von Mitte zu Mitte und die Standardabweichung für die mit dem manuellen Verfahren übertragenen Proben betrugen 3.840 mm 2.788 mm. Im Gegensatz dazu zeigten die Mittel-zu-Mitte-Abstände für meniskusgeführte/entleerte Proben (Tabelle 2) deutlich weniger Variationen mit Werten von 0,282 mm bis 0,985 mm. Der durchschnittliche Mittel-Mittel-Abstand und die Standardabweichung für die meniskusgeführten/drain-Kammer-Übertragenen Proben betrugen 0,521 mm 0,258 mm. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Meniskus-geführte/abflusskammerübergreifende System eine höhere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit in Bezug auf die Platzierung und Zentrierung der BCP-Membran auf dem Empfängersubstrat bietet. In Verbindung mit den in diesen Proben beobachteten begrenzten plastischen Verformungs- und Makroskalen-Defektstrukturen (Abbildung 4), im Vergleich zu den manuell übertragenen (Abbildung 3), wird die Meniskus-geführte Übertragung unter Verwendung der Abflusskammer System erweist sich als effektives und robustes Protokoll für die Übertragung von Dünnschichtmembranen auf beliebige poröse Substrate.

Figure 1
Abbildung 1 : Schematisch, der die Konstruktion und Montage des Transferwerkzeugs (links) und der Abflusskammer (rechts) darstellt. Das Transferwerkzeug (links) besteht aus zwei Einzelteilen: der Klemme und dem Ladearm, wie beschriftet. Die Klemme wird an jeder Standard-Laborbuchse bei (1) mit einer Größe #10 Schraube befestigt. Das Spendersubstrat, das die zu übertragende Dünnschichtmembran enthält, wird bei (2) platziert. Die Abflusskammer(rechts) besteht aus zwei Einzelteilen: dem oberen und dem unteren Teil, wie beschriftet. Das Spendersubstrat wird auf die Eingangsrampe abgesenkt (3). Ein Neopren-O-Ring (4) ist vorgesehen, um eine enge Abdichtung zwischen dem Empfängersubstrat (5) und dem unteren Teil der Abflusskammer zu gewährleisten. Wasser fließt durch die Kammer und verlässt den Ausgang (6). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2 : Abschließendes Versuchsaufbau. (Oben) Im Bild ist das komplette 3D-gedruckte Transferwerkzeug (Klemme und Ladearm) und das Ablaufkammersystem zu sehen. (Unten) Im Bild ist eine Spritze, die von einer Spritzenpumpe mit Rückzugsfunktion gehalten wird und mit dem Abflusskammersystem verbunden ist. Die Spritzenpumpe entzieht Wasser aus dem Abflusskammersystem und ermöglicht eine meniskusgeführte Übertragung der Nanomembran auf das Empfängersubstrat. Ebenfalls abgebildet ist ein Glasbecher, der das Abflusskammersystem bedeckt, um zu verhindern, dass Staub und andere Fremdpartikel in das Abflusskammersystem gelangen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3 : Manuelle Dünnschichttransfermethode von Hand und Pinzette. Bei dieser Methode wird das Spendersiliziumsubstrat langsam in ein Wasserbad getaucht, wodurch die Opferschicht zwischen BCP-Membran und Substrat gelöst und die BCP-Membran in sentertaufgelassen wird. Anschließend hält der Anwender das Empfänger-AAO-Substrat mit einer Pinzette und "scoops" langsam nach oben, um die BCP-Membran auf das AAO-Substrat des Empfängers zu legen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Abbildung 4 : Optische Bilder von manuell übertragenen Blockcopolymer (BCP) Dünnschichten. Fotografien, die die BCP-Membranen auf den AAO-Substraten des Empfängers (25 mm Durchmesser) nach manueller Übertragung per Hand und Pinzette zeigen. Schwere plastische Verformungen und makroskalige Defektstrukturen werden in den Proben beobachtet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 5
Abbildung 5 : Optische Bilder von meniskusgeführten übertragenen Blockcopolymer (BCP) Dünnschichten, insbesondere unter Verwendung des 3D-gedruckten Transfer-/Drainkammerwerkzeugs. Fotografien, die die BCP-Membranen auf den AAO-Substraten des Empfängers (25 mm Durchmesser) nach Meniskus-geführter/ablaufender Kammerübertragung zeigen. Eine gleichmäßige Laminierung mit begrenzter plastischer Verformung wird in den Proben beobachtet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

probe Mitte-Mitte-Abstand (mm)
1 3.055
2 5.334
3 0,533
4 8.455
5 3.765
6 1.895

Tabelle 1: Mittel-zu-Mitte-Abstände für manuell übertragene Proben. Diese Werte beschreiben die Abstände zwischen dem Zentrum der BCP-Membran und dem Zentrum des Empfängers AAO Substrat, bestimmt durch die Schwerpunktfunktion der ImageJ-Analysesoftware. Der Abstand von Mitte zu Mitte betrug 3.840 2.788 mm (Mittelwert sD).

probe Mitte-Mitte-Abstand (mm)
1 0,527
2 0,985
3 0,597
4 0,282
5 0,438
6 0,300

Tabelle 2: Mittel-zu-Mitte-Abstände für Meniskus-geführte/abflusskammerübertragene Proben. Diese Werte beschreiben die Abstände zwischen dem Zentrum der BCP-Membran und dem Zentrum des Empfängers AAO Substrat, bestimmt durch die Schwerpunktfunktion der ImageJ-Analysesoftware. Der Abstand von Mitte zu Mitte betrug 0,521 0,258 mm (Mittelwert sD).

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Discussion

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Während viele der in diesem Protokoll aufgeführten Schritte entscheidend für den Erfolg des Dünnschichttransfers sind, ermöglicht die Art der kundenspezifischen 3D-gedruckten Abflusskammer eine breite Flexibilität, je nach den spezifischen Anforderungen des Benutzers. Wenn das Empfängersubstrat beispielsweise einen größeren Durchmesser als die in dieser Studie verwendeten AAO-Scheiben mit 25 mm Durchmesser hat, kann die Abflusskammer entsprechend den neuen Spezifikationen angepasst werden. Es gibt jedoch einige Aspekte des Protokolls, die notwendig sind, um effektive Übertragungsergebnisse zu gewährleisten.

Die Wahl des 3D-gedruckten Materials für das Transferwerkzeug und die Abflusskammer erweist sich als wichtig für den Erfolg dieses Protokolls. Sowohl das Transferwerkzeug als auch die Abflusskammer sollten mit Materialien bedruckt werden, die nicht ständig Material vergießen, da Trümmerteile aus dem Vergießen die Integrität der Dünnschichtmembran ruinieren können. PLA und Inkjet druckbares Harz wurden beide als optimale Materialien für diesen Zweck bestimmt. In Verbindung mit einer gründlichen Reinigung mit entionisiertem Wasser und Beschallung sollten die 3D-gedruckten Teile keine Partikel produzieren, die sonst die Proben verunreinigen würden. Darüber hinaus ist die Wahl des 3D-gedruckten Materials für das Transferwerkzeug entscheidend, um Schäden durch Wasserspannungsblasen zu vermeiden, die durch den Erstkontakt zwischen dem Ladearm und dem Wasser in der Abflusskammer entstehen. PLA wurde als das optimale Material in dieser Hinsicht bestimmt, und andere hydrophile Polymere sollten auch funktionieren. Daher empfehlen wir dringend, PLA für das Transferwerkzeug zu verwenden, während die Abflusskammer mit PLA und/oder Inkjet druckbarem Harz bedruckt werden sollte.

Ein weiterer kritischer Aspekt des Protokolls ist die Führung des Meniskus im Transferprozess, da der Meniskus hilft, die Membran auf die Mitte des Empfängersubstrats zu legen. Dies kann durch die Wahl des Volumenstroms der Spritzenpumpe gesteuert werden. Zu schnell von einer Abziehrate (mehr als 5 ml/min für dieses Protokoll) wird wahrscheinlich die Membran beschädigen und verhindern, dass der Meniskus langsam die Membran in die Mitte des Empfängersubstrats führt. 2,5 ml/min wurde als optimale Rate für dieses Protokoll ermittelt, da es die strukturelle Integrität der Membran und eine hohe Genauigkeit der Zentrierung und Platzierung auf dem Empfängersubstrat bewahrt, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Ebenso können diese Parameter auf der Grundlage der spezifischen Überlegungen des Projekts noch angepasst werden, insbesondere wenn die geometrischen Spezifikationen der 3D-gedruckten Abflusskammer geändert werden.

Während die beschriebene Meniskus-geführte/drain-Kammertransfer-Methodik dazu beiträgt, die Entstehung von makroskaligen Strukturdefekten und schweren plastischen Verformungen in den übertragenen Dünnschichten zu beseitigen, besteht nach wie vor die Möglichkeit eines Mikroskalendefekts. Strukturen innerhalb der Membranen, wie Frakturierung und Linien-/Flugzeugdefekte. Diese Arten kleiner Inhomogenitäten können jedoch auf die anfängliche Herstellung der Proben und nicht auf das Übertragungsprotokoll selbst zurückzuführen sein. Die Rolle solcher mikroskaliger Defektstrukturen bei der Membranleistung ist Gegenstand laufender Forschung.

Wir haben eine einfache Methodik auf der Grundlage von 3D-Druck und Meniskusführung demonstriert, um den Transfer von Dünnschicht-BCP-Membranen von Spendersiliziumsubstraten auf poröse Substrate präzise und reproduzierbar zu steuern. Die Ergebnisse der optischen Inspektions- und Bildanalysesoftware bestätigen die daraus resultierende hohe Platzierungsqualität. Dieses Protokoll könnte auf jede Forschungsanwendung ausgedehnt werden, die den genauen Transfer und die gleichmäßige Laminierung von Dünnschichten auf beliebige poröse Substrate erfordert.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Diese Arbeit wurde im Rahmen des Advanced Materials for Energy-Water Systems (AMEWS) Center unterstützt, einem Energy Frontier Research Center, das vom U.S. Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences finanziert wird. Wir danken Ihnen für hilfreiche Gespräche mit Mark Stoykovich und Paul Nealey.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
35% sodium polyacrylic acid solution Sigma Aldrich 9003-01-4  
Amicon Stirred Cell model 8010 10mL Millipore 5121
Anodized aluminum oxide, 0.2u thickness, 25mm diameter Sigma Aldrich WHA68096022
o ring neoprene 117 Grainger 1BUV7
Objet500 Connex3 3D Printer Stratasys
Onshape 3D software onshape
Polylactic acid filament Ultimaker
ultimaker3 3d filament printer Ultimaker
Vero Family printable materials Stratasys

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References

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Guio, L., Liu, C., Boures, D., Getty, P. T., Waldman, R., Liu, X., Darling, S. B. Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects. J. Vis. Exp. (148), e59554, doi:10.3791/59554 (2019).More

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