Gözenekli ve Katı Silikon Gofretlerin Metal Destekli Elektrokimyasal Nanoimprintingi

Protokolümüz, silikon için metasurface tabanlı mikrooptik elemanların ve dalga kılavuzu teknolojilerinin tasarlanmasını sağlayan üç boyutlu hiyerarşik mikro yapıların oluşturulmasını sağlayan yeni bir desenleme yöntemi sunmaktadır. Bu protokol, polimerik ve sert kalıplardan monokristal ve gözenekli silikon gofretlere tek bir adımda 3D yapıların çoğaltıltırını sağlar. Ve aynı zamanda, her üç yönde de 100 nanometre çözünürlükleri sağlar.

Gözenekli silikon ve silikonun kendisi optik biyosensörler ve kızılötesi optik cihazlar imal etmek için harika malzemelerdir. Ancak, bu tekniğin GRUP III-V yarı iletkenlerine ve hatta ötesine genişlemesini bekliyoruz. Alt tabaka ucuna damgalama ve eğme hizalaması, tek tip bir Mac baskısı için son derece önemlidir.

Bu protokolden sonra, hizalama, alt tabaka ile temas halindeyken tutucuya damga monte edilerek gerçekleştirilebilir. Mac-künye için bir damga hazırlamak için, öncelikle protokolde açıklanan adımlara göre RCA-1 çözeltisini kullanarak silikon ana kalıbı temizleyin ve ardından temiz bir silikon ana kalıbı bir kurutucunun içindeki plastik bir Petri kabına yerleştirin. Plastik bir tartım teknesine birkaç damla PFOCS eklemek için plastik bir pipet kullanın ve tartım teknesini ana kalıpla yemeğin yanına yerleştirin.

Vakum pompasını açın, kurutucu vanayı açın ve 30 dakika boyunca vakum uygulayın. Vakum uygulanırken, tabanı ve kürleyici maddeyi silikon elastomer kitinden 10 ila 15 dakika boyunca 10'a bir oranında karıştırmak için bir cam spatula kullanın. Kurutucunun sonunda, tartım teknesini kurutucudan ve ara parçalardan silikon ana kalıbın altından çıkarın, ardından ana kalıbı yeni hazırlanmış PDMS'nin iki ila üç milimetrelik bir tabakasıyla dikkatlice örtün.

Kurutucu vanayı açtıktan sonra PDMS'yi gazdan arındırmak için, 20 dakika daha veya kabarcıklar kaybolana kadar vakum uygulayın. İkinci tahliye süresinin sonunda, yemeği 80 santigrat derecelik bir sıcak tabağa aktarın. İki saat sonra, plastik Petri kabının içindeki kürlenmiş PDMS'nin kenarlarını kırpmak için bir neşter kullanın ve PDMS kalıbını silikon ana kalıptan dikkatlice çıkarmak için cımbız kullanın.

Fotoresist UV nanoimprinting için, silikon gofretten 2,5 ila 2,5 santimetrelik bir silikon çipi ayırmak için bir katip kullanın, protokolde açıklanan adımlara göre RCA-1 çözeltisi kullanarak temizleyin ve ardından temiz çipi bir spin kaplayıcıdaki vakum aynasına yerleştirin. Çipe 20 mikrometre kalınlığında bir fotoresist tabakası uygulamak için spin kaplama parametrelerini belirtildiği gibi ayarlayın ve sisteme vakum uygulamak için VAC ON tuşuna basın. Çipin ortasına 1,5 mililitre SU-8 2015 fotoresist dökün ve spin kaplayıcı kapağını kapatın.

Ardından döndürmeyi başlatmak için Başlat'a basın. Dönüşün sonunda, vakumyu kapatmak için VAC KAPA'ya basın ve fotoresist kaplı çipi çıkarmak için cımbız kullanın. PDMS kalıbını fotoresist kaplı silikon çip deseni tarafına dikkatlice yerleştirin ve kalıbı çipe manuel olarak bastırın.

Kalıp ve talaş için santimetrekare başına 15 gram basınç uygulamak ve kurulumu iki saat boyunca altı watt UV ışığına maruz bırakmak için PDMS'nin üzerine UV şeffaf bir cam plaka yerleştirin. Işınlama süresinin sonunda, kalıpları talaştan kürlenmiş fotoresist desenin yönüne paralel yönde yavaşça çıkarmak için cımbız kullanın. Çipe 250 nanometre kalınlığında altın/gümüş alaşım tabakası yatırmak için öncelikle metin protokolünde açıklandığı gibi 20 nanometre kalınlığında krom tabakası ve 50 nanometre kalınlığında altın tabakası biriktirin.

Ardından, altın ve gümüş tabancanın deklanşörini açmak için GUN 1 OPEN'a tıklayın. İşlem süresini 16,5 dakika olarak ayarlayın ve DC ayar noktasını 58 ve RF ayar noktasını 150 olarak ayarlayın. Döndürme'yi tıklatın ve argon akış hızını dakikada 50 standart santimetreküp olarak ayarlayın.

Argon, DC Tedarik ve RF Kaynağı'nın üzerine tıklayın. Sinyal platolandığında argon kontrolünü beşe ayarlayın. Kristal kalınlığı monitörünü başlatmak ve kalınlığı sırasıyla yırtmak için Sıfır kalınlıkta başlat'ı tıklatın.

Zaman kontrollü işlemi başlatmak için Zamanlanmış İşlem'i tıklatın ve plaka deklanşörini açmak için PLATEN SHUTTER Solid'i tıklatın. Sıfır kalınlığı yeniden tıklatın. Püskürtme sona erdiğinde, plaka katı deklanşörini kapatmak için Katı'yı tıklatın ve magnetron sputter haznesini boşaltmak için Havalandırmaya Basın'a basın.

Gümüş/altın alaşımlı Mac-künye damgasını alaşımdan çıkarmak için, önce deiyonize su ve nitrik asidi bire bir oranında cam bir beherde karıştırın ve beheri karıştırmalı bir sıcak tabağa yerleştirin. Delikli bir PTFE numune tutucuyu karışıma batırın ve çözeltiyi dakikada 100 devirde sürekli karıştırarak 65 santigrat dereceye kadar ısıtın. Çözelti hedef sıcaklığa ulaştığında, desenli altın/gümüş alaşım kaplı Mac-künye damgasını tutucuya iki ila 20 dakika boyunca yerleştirin.

Alaşımsızlaştırmadan sonra, Mac-künye damgasını oda sıcaklığındaki deiyonize suda bir dakika boyunca söndürin. Alt tabaka hizalama için damga gerçekleştirmek için, elektrokimyasal hücredeki silikon çipin üzerine aşağı bakacak şekilde damga yerleştirin, damganın arkasına bir SU-8 damlası ekleyin. PTFE çubuğunu SU-8 ile temas ettirin ve iki saat boyunca UV ışığı altında kuru koşullarda yerinde kürlayın.

Temas, ev konumundan yaklaşık 86 milimetredir. Mac baskı işlemi gerçekleştirmek için, protokolde açıklanan adımlara göre RCA çözeltisini kullanarak desenli silikon çipi temizleyin ve ardından bir elektrokimyasal hücrenin ortasına yerleştirin ve hücreyi Mac-künye damgalı bir PTFE çubuğunun altına yerleştirin. Hidroflorik asit ve hidrojen peroksitin gravür çözeltisini ptfe kabının içinde 17'ye bir oranında karıştırın.

Beş dakika sonra, gravür çözeltisini elektrokimyasal hücreye eklemek için plastik bir pipet kullanın. Mac-künye damgasını desen çipi ile temas halinde konumlandırmak için, damgayı yaklaşık 86 milimetre aşağı getirin ve ardından istenen temas kuvvetini elde etmek için damgayı temas konumundan yaklaşık 300 ila 1.000 mikrometre aşağı taşıyın. Çubuğu ev konumuna döndürmek için Giriş'i tıklatmadan önce Mac-künye damgasını çiple bir ila 30 dakika arasında koruyun.

Gravür çözeltisini hücreden dikkatlice emiş etmek için bir pipet kullanın ve baskılı silikon çipi izopropil alkol ve deiyonize su ile durulayın. Daha sonra çipi temiz kuru hava ile kurutun. Altın kaplı Mac baskı pullarının morfolojik özelliklerini ve ortaya çıkan baskılı silikon yüzeyleri incelemek için taramalı elektron mikroskop görüntüleri elde edilebilir.

Bu temsili analizde, atomik kuvvet taraması ile elde edilen baskılı katı silikonun kesitsel profili, kullanılan gözenekli altın damga ile karşılaştırıldı. Mac-künye sırasında desen transferi doğruluğu ve gözenekli silikon üretimi deneysel başarıyı analiz etmek için iki ana kriterdi. Damga deseni silikona doğru bir şekilde aktarıldıysa ve Mac-künyesi sırasında gözenekli silikon üretilmediyse Mac-künyesi başarılı olarak kabul edildi.

Burada, Mac-künyesi sırasında desen aktarımı sadakatinin ve gözenekli bir silikon neslinin meydana geldiği yetersiz bir deneyin sonuçları gözlemlenebilir. Silikonun Mac-baskısının, hayatı tehdit eden bir madde olan ve bir güvenlik protokolüne uymak ve uygun kişisel koruyucu ekipman giymek her şeyden önemli olan hidroflorik asit içerdiğini hatırlamak önemlidir. Toplu taşımayı kolaylaştırmak için gözenekli altın kaplı pulları kullandıktan sonra.

Bu prosedürden sonra, gravür çözeltisinin veya temas kuvvetinin bileşimi, işlemin kinetiğini veya damga dayanıklılığını incelemek için değiştirilebilir.