Reentrant ve İki Kat Reentrant Boşlukları veya Sütunlardan Oluşan Gaz-Entrapping Mikrodokuları Oyarak SiO₂/Si Yüzeylerin Omnifobik Hale Getirilmesi

Gaz la kaplı mikrodokulu yüzeylerimiz veya GEMS'lerimiz, yüzey kimyalarından bağımsız olarak havayı emülsiyon ve sıvılara hapsetebilirler. Bu nedenle bu yaklaşımın, aksi takdirde perflorlu kaplama gerektiren uygulamalar için muazzam bir potansiyele sahip olduğunu düşünüyoruz. 3D baskı ve diğer geleneksel üretim tekniklerinin aksine, fotolitografi ve kuru gravür, karmaşık, mikro ölçekli, sarkan yeniden giriş ve iki kat yeniden giren topografyalar üretmemizi sağlar.

İlk kez kullanan kullanıcılar uygulama gofretleri kullanmalı ve bir deneme denemeden önce her tasarım türü için gravür oranlarını periyodik olarak kontrol etmelidir, çünkü oran örnek boyutuyla değişebilir. Yeniden giren ve iki kat yeniden giren sütunların ve boşlukların imalatı karmaşık tasarım desenleri içeren çok duraklı bir işlemdir. Mikro fabrikasyon malzemegörsel gösteri protokolü anlamada yardımcı olacaktır.

Uygun bir düzen yazılım programında yeni bir dosya oluşturarak mikroüretim işlemini başlatın. 200 mikrometre diyagram ı daireden oluşan bir birim hücre çizin. Bir santimetre kare kare alana sahip bir kare yama daire dizisi oluşturmak için 212 mikrometre merkezi uzaklığı ile bu daireyi yapıştırın.

Daha sonra, 100 milimetre çapında bir daire çizin ve dairenin içine bir santimetre kare lik bir dizi yerleştirin. Kare dizilerden oluşan 4 x 4 ızgarası oluşturmak için bu düzenlemeyi çoğaltın. Daire içindeki özellikler dört inç gofret üzerine aktarılacak.

Ardından tasarım dosyasını kütle derecelendirme sistemi için istenilen biçime aktarın. Mikro fabrikasyon için gofret temizlemek için, deiyonize su ile durulama önce, on dakika piranha çözeltisi bir 2,4 mikrometre kalınlığında termal oksit tabakası ile dört inç çapında silikon gofret yerleştirin. Sonra bir azot ortamı altında kuru gofret spin.

Kurutunca, hexamethyldisilazane ile gofret kaplamak ve bir spin coder dört inç vakum kontrol üzerine gofret monte etmek için buhar fazı birikimi kullanın. Gofretin üzerini fotodirençle kaplayın ve 1,6 mikrometre kalınlığında bir tabaka olarak fotodirenç yüzeyine eşit bir şekilde yaymak için spin kodlayıcıyı kullanın. 110 derece santigrat sıcak tabakta iki dakika boyunca kaplanmış photoresist pişirin.

Pişmiş gofretdoğrudan bir derecelendirme sistemine aktarın. 55 milisaniye boyunca ultraviyole radyasyona gofret maruz ve uv maruz gofret photoresist geliştirici içeren bir cam Petri çanak içine transfer, özellikleri geliştirmek için izin vermek. 60 saniye sonra, herhangi bir aşırı geliştirici kaldırmak için nazikçe deiyonize su ile gofret durulayın ve bir azot ortamında gofret kuru spin.

Fotolitografiden sonra gofreti, oktakorosiklobutan ve oksijen gazlarının karışımını kullanan, endüktif olarak birleştirilmiş plazma reaktif iyon gravür sistemine aktarın. Maruz kalan silika tabakasını eforlamak için işlemi yaklaşık 13 dakika çalıştırın. İstenilen desenlerin içindeki silika tabaka kalınlığının sıfıra indirilmesini sağlamak için, kalan silikanın kalınlığını ölçmek ve sonraki gravür süresinin süresini silika tabakalarının kalınlığına göre ayarlamak için bir reflektör kullanın.

Silika tabakasını gravürle dıktan sonra, gofretin iyelikli plazma reaktif iyon gravür sistemine aktarın ve bu işlemi beş döngü boyunca çalıştırın, bu da yaklaşık iki mikrometreye eşdeğer silikon için bir gravür derinliği sağlar. Gofret'i Piranha çözeltisi ile temizleyin, daha sonra durulayın ve daha önce gösterildiği gibi kuru döndürün. 25 saniye boyunca sülfür heksaflorür ile silika tabakasının altında bir undercut oluşturmak için izotropik gravür gerçekleştirin, piranha çözeltisi ile temizlik takip ve gösterildiği gibi kuru spin.

Undercut oluşturduktan sonra, gofret üzerinde termal oksit 500 nanometre tabakası büyümek için yüksek sıcaklık fırın sistemi kullanın. Daha sonra, boşluğun alt termal oksit tabakası kaldırmak için üç dakika boyunca dikey olarak aşağı doğru silika pitch, sonunda iki kat reentrant kenarı oluşturacak yan duvarlar boyunca bir silika tabakası bırakarak. Termal olarak yetiştirilen aşırı oksit aşındıktan sonra, boşlukları iki mikrometre derinleştirmek için Bosch sürecinin beş döngüsünü tekrarlayın, ardından gofretini piranha çözeltisi ile temizleyin, durulayın ve gösterildiği gibi kuru spin edin.

Boşluğun ağzında termal olarak yetiştirilen oksit arkasında boş bir alan oluşturmak için, isotropically iki kat reentrant kenarı elde etmek için 150 saniye boyunca silikon etch. Son isotropic silikon etch harcanan zaman miktarı boşlukları birleştirmeden termal olarak yetiştirilen oksit arkasında mümkün olduğunca çok yer oluşturmak için ayarlanmalıdır. İki kat reentrant boşlukları oluşturduktan sonra, boşlukların derinliğini yaklaşık 50 mikrometreye çıkarmak için Bosch işlemini 160 döngü boyunca gerçekleştirin.

Taze Piranha çözeltisi içinde gofret temizleyin, durulayın ve gösterildiği gibi kuru spin. Gofret 50 santigrat derecede 48 saat boyunca bir vakum fırıniçine aktarın. Gofret daha sonra temiz bir azot akış kabininde saklanabilir.

Burada temsili reentrant ve iki kat reentrant boşluklar ve mikrofabrikasi sütunlar gösterilmiştir. İki kat reentrant sütun dizileri ile silikon dioksit silikon yüzeyler minimal temas açısı histerezis ihtirlik ile hem su hem de heksadecane için 150 dereceden daha büyük görünür temas açıları sergiler. İlginçtir ki, sütun dizileri ile aynı silikon dioksit silikon yüzeyler aynı sıvılar batırılır, onlar anında izinsiz.

Buna karşılık, iki kat reentrant boşluklar her iki sıvı daldırma üzerine hava tuzak. Ayrıca, konfokal mikroskopi sarkan özellikleri içlerinde intruding sıvılar stabilize ve tuzak hava ortaya koymaktadır. İki kat daha fazla reentrant profil duvarları ile çevrili sütun dizilerinin mikrofabrikasyon, sıvıların ıslatılmasından kaynaklanıyor ve mikro dokuları hapseden gaz gibi görünen hibrid mikro dokularla sonuçlanır.

Benzer bir yaklaşım kullanarak, membranlar ticari membranların işlevlerini yerine getirebilecek, ancak zararlı perflorokarbonlar kullanmadan tasarlanabilir, daha yeşil endüstriyel süreçler için yol açılabilir. Mantar şeklindeki çürüklerin ve sütunların sıvıların altına havayı hapsetme yetenekleri ve ayrıca atılım basınçları ve benzeri şekillerde performansını inceleyebiliriz. Bu protokol, temiz bir oda tesisinin yanı sıra sıcak tabaklar, yanıcı ve aşındırıcı kimyasallar kullanmayı da kapsamaktadır.

Bu nedenle güvenlik eğitimi ve kişisel koruyucu ekipman gereklidir.