Name: Gözenekli ve Katı Silikon Gofretlerin Metal Destekli Elektrokimyasal Nanoimprintingi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: Keşfedin metal destekli elektrokimyasal nanoimprinting yöntemiyle gözenekli ve katı silikon gofretlerde üç boyutlu hiyerarşik mikroyapıların tek adımda oluşturulmasını. Bu teknik optik biyosensörler ve kızılötesi cihazlar için alt-100 nm çözünürlük sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dr. Keng Hsu'yu (Louisville Üniversitesi) bu çalışmayla ilgili öngörüler için kabul ediyoruz; Illinois Üniversitesi Frederick Seitz Laboratuvarı ve anısına personel scott Maclaren; Arizona Eyalet Üniversitesi'nin LeRoy Eyring Katı Hal Bilimi Merkezi; ve Bis grove Bursiyerleri Ödülü altında Arizona Bilim Vakfı.

<ol><li>Ning, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer-Printing+of+Tunable+Porous+Silicon+Microcavities+with+Embedded+Emitters%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Transfer-Printing of Tunable Porous Silicon Microcavities with Embedded Emitters.</a> ACS Photonics. 1 (11), 1144-1150 (2014).</li>
<li>Hirschman, K. D., Tsybeskov, L., Duttagupta, S. P., Fauchet, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-based+light+emitting+devices+integrated+into+microelectronic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Silicon-based light emitting devices integrated into microelectronic circuits.</a> Nature. 384, 338-341 (1996).</li>
<li>Cho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Origami+for+3D+Optics%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Origami for 3D Optics.</a> Small. 7 (14), 1943-1948 (2011).</li>
<li>Azeredo, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nanowires+with+controlled+sidewall+profile+and+roughness+fabricated+by+thin-film+dewetting+and+metal-assisted+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Silicon nanowires with controlled sidewall profile and roughness fabricated by thin-film dewetting and metal-assisted chemical etching.</a> Nanotechnology. 24 (22), 225305-225312 (2013).</li>
<li>Lin, C., Tsai, M., Wei, W., Lai, K., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Packaging+Glass+with+a+Hierarchically+Nanostructured+Surface%3A+a+universal+method+to+achieve+selfcleaning+omnidirectional+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Packaging Glass with a Hierarchically Nanostructured Surface: a universal method to achieve selfcleaning omnidirectional solar cells.</a> ACS Nano. 10 (1), 549-555 (2016).</li>
<li>Park, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotextured+Silica+Surfaces+with+Robust+Superhydrophobicity+and+Omnidirectional+Broadband+Supertransmissivity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanotextured Silica Surfaces with Robust Superhydrophobicity and Omnidirectional Broadband Supertransmissivity.</a> ACS Nano. 6 (5), 3789-3799 (2012).</li>
<li>Kim, J., Joy, D. C., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+resist+thickness+and+etch+depth+for+fabrication+of+3D+structures+in+electron-beam+grayscale+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Engineering%22%5BJournal%5D)">Controlling resist thickness and etch depth for fabrication of 3D structures in electron-beam grayscale lithography.</a> Microelectronics Engineering. 84 (12), 2859-2864 (2007).</li>
<li>Deng, S., Zhang, Y., Jiang, S., Lu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+three-dimensional+silicon+structure+with+smooth+curved+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micro%2FNanolithography%2C+MEMS%2C+and+MOEMS%22%5BJournal%5D)">Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces.</a> Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 15 (3), 0345031-0345036 (2016).</li>
<li>Azeredo, B. P., Lin, Y., Avagyan, A., Sivaguru, M., Hsu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Imprinting+of+Porous+Silicon+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Imprinting of Porous Silicon via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> Advanced Functional Materials. 26 (17), 2929-2939 (2016).</li>
<li>Azeredo, B., Hsu, K., Ferreira, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Electrochemical+Imprinting+of+Sinusoidal+Linear+Gratings+into+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Society+of+Mechanical+Engineers+-+International+Manufacturing+Science+and+Engineering+Conference%22%5BJournal%5D)">Direct Electrochemical Imprinting of Sinusoidal Linear Gratings into Silicon.</a> The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-6 (2016).</li>
<li>Li, H., Niu, J., Wang, G., Wang, E., Xie, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Production+of+Silicon+Nanostructures+with+Electrochemical+Nanoimprinting%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Production of Silicon Nanostructures with Electrochemical Nanoimprinting.</a> ACS Applied Electronic Materials. 1 (7), 1070-1075 (2019).</li>
<li>Kim, K., Ki, B., Choi, K., Lee, S., Oh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resist-Free+Direct+Stamp+Imprinting+of+GaAs+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Resist-Free Direct Stamp Imprinting of GaAs via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (14), 13574-13580 (2019).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+electrification+induced+interfacial+reactions+and+direct+electrochemical+nanoimprint+lithography+in+n-type+gallium+arsenate+wafer%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Contact electrification induced interfacial reactions and direct electrochemical nanoimprint lithography in n-type gallium arsenate wafer.</a> Chemical Science. 8, 2407-2412 (2017).</li>
<li>Zhan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+micro%2Fnano-machining%3A+principles+and+practices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Electrochemical micro/nano-machining: principles and practices.</a> Chemical Society Reviews. 46 (5), 1526-1544 (2017).</li>
<li>Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+in+HF+%2F+H2O2+produces+porous+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching in HF / H2O2 produces porous silicon.</a> Applied Physics Letters. 77 (16), 2572-2574 (2000).</li>
<li>Chartier, C., Bastide, S., Levy-Clement, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+of+silicon+in+HF+-+H2O2%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching of silicon in HF - H2O2.</a> Electrochimica Acta. 53, 5509-5516 (2008).</li>
<li>Chattopadhyay, S., Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-plane+control+of+morphology+and+tunable+photoluminescence+in+porous+silicon+produced+by+metal-assisted+electroless+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching.</a> Journal of Applied Physics. 91 (9), 6134-6140 (2002).</li>
<li>Torralba, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+patterning+of+silicon+by+contact+etching+with+anodically+biased+nanoporous+gold+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">3D patterning of silicon by contact etching with anodically biased nanoporous gold electrodes.</a> Electrochemistry Communications. 76, 79-82 (2017).</li>
<li>Bastide, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Patterning+of+Si+by+Contact+Etching+With+Nanoporous+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Chemistry%22%5BJournal%5D)">3D Patterning of Si by Contact Etching With Nanoporous Metals.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 1-13 (2019).</li>
<li>Sharstniou, A., Niauzorau, S., Ferreira, P. M., Azeredo, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+nanoimprinting+of+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Electrochemical nanoimprinting of silicon.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (21), 10264-10269 (2019).</li>
<li>Niauzorau, S., Ferreira, P., Azeredo, B. Synthesis of Porous Noble Metal Films with Tunable Porosity by Timed Dealloying. The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-4 (2018).</li>
<li>Geyer, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+for+the+Mass+Transport+During+Metal-Assisted+Chemical+Etching+with+Contiguous+Metal+Films+As+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Model for the Mass Transport During Metal-Assisted Chemical Etching with Contiguous Metal Films As Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (24), 13446-13451 (2012).</li>
<li>Li, L., Liu, Y., Zhao, X., Lin, Z., Wong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniform+Vertical+Trench+Etching+on+Silicon+with+High+Aspect+Ratio+by+Metal-Assisted+Chemical+Etching+Using+Nanoporous+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Uniform Vertical Trench Etching on Silicon with High Aspect Ratio by Metal-Assisted Chemical Etching Using Nanoporous Catalysts.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (1), 575-584 (2014).</li>
</ol>

Açıklayacak bir şeyimiz yok.

Mac-Imprint pulları ve önceden belirlenmiş Si çipleri (p-type, [100] oryantasyon, 1-10 Ohm⭐cm) sırasıyla protokolün 1 ve 2. 3D hiyerarşik desenler içeren pullara sahip önceden belirlenmiş Si çipinin Mac-Imprint'i protokolün bölüm 3'üne göre gerçekleştirilmiştir (Şekil 9). Şekil 9a'da gösterildiği gibi, Mac-Künyenin farklı konfigürasyonları uygulandı: katı Au (solda) ile katı Si, katı Au (orta)9 ile gözenekli Si ve gözenek...

Yarı iletkenlerin üç boyutlu mikro ve nano ölçekli desenlenmesi ve dokulaştırılması, optoelektronik1,2, fotonik3, antireflektif yüzeyler4, süper hidrofobik ve kendi kendini temizleyen yüzeyler5,6 gibi çeşitli alanlarda çok sayıda uygulama sağlar. Prototipleme ve seri üretim 3D ve hiyerarşik desenler, 20 nm altı çözünürlüğe sahip yumuşak litografi ve nanoimprinting litografi ile polimerik filmler için başarıyla gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, bu tür 3D polimerik desenlerin Si'ye aktarılması, reaktif iyon gravür sırasında bir maske deseninin gravür seçiciliğini gerektirir ve böylece en boy oranını sınırlar ve taraklama etkileri nedeniyle şekil bozulmalarına ve yüzey pürüzlerine neden olur7,8.
Gözenekli9 ve katı Si gofretlerin10,11 ve katı GaAs gofretlerinin paralel ve doğrudan deseni için Mac-Imprint adı verilen yeni bir yöntem elde edilmiştir12,13,14. Mac-Imprint, HF ve oksidandan (örneğin, Si Mac-Imprint durumunda H2O2) oluşan bir gravür çözeltisi (ES) varlığında 3D özelliklere sahip alt tabaka ve asil metal kaplı damga arasında temas gerektiren temas tabanlı bir ıslak gravür tekniğidir. Gravür sırasında aynı anda iki reaksiyon meydana gelir15,16: katodik reaksiyon (yani, pozitif yük taşıyıcılarının [deliklerin] üretildiği ve daha sonra Si17'ye enjekte edildiği asil metaldeki H2O2 azaltması) ve anodik reaksiyon (yani, deliklerin tüketilmesi sırasında Si çözünmesi). Yeterli temas süresinden sonra, damganın 3D özellikleri Si gofretine kazınmıştır. Mac-Imprint, yüksek verim, roll-to-plate ve roll-to-roll platformları ile uyumluluk, amorf, mono ve polikristal Si ve III-V yarı iletkenler gibi geleneksel litografik yöntemlere göre çok sayıda avantaja sahiptir. Mac-Imprint pulları birden çok kez yeniden kullanılabilir. Ayrıca, yöntem çağdaş doğrudan yazma yöntemleriyle uyumlu bir alt 20 nm gravür çözünürlüğü sağlayabilir.
Yüksek doğrulukta baskı elde etmenin anahtarı, gravür cephesine (yani katalizör ve substrat arasındaki temas arayüzü) difüzyon yoludur. Azeredo ve ark.9'un çalışmaları ilk olarak ES difüzyonunun gözenekli bir Si ağı aracılığıyla etkinleştirildiğini gösterdi. Torralba ve ark.18, katı Si Mac-Imprint gerçekleştirmek için ES difüzyon gözenekli bir katalizör ile etkinleştirildiğini bildirdi. Bastide ve ark.19 ve Sharstniou ve ark.20, ES difüzyonu üzerindeki katalizör gözeneklilik etkisini daha fazla araştırdılar. Böylece, Mac-Imprint kavramı farklı difüzyon yollarına sahip üç yapılandırmada test edilmiştir.
İlk konfigürasyonda, katalizör ve substrat katıdır ve ilk difüzyon yolu sağlamaz. Reaktan difüzyonunun olmaması, katalizör-Si arayüzünün kenarındaki substratta gözenekli bir Si tabakası oluşturan baskı sırasında ikincil bir reaksiyona yol açar. Reaktanlar daha sonra tükenir ve reaksiyon durur, bu da damga ve substrat arasında ayırt edilebilir bir desen aktarımı doğruluğuna neden olmaz. İkinci ve üçüncü konfigürasyonlarda, difüzyon yolları, substratta (yani gözenekli Si) veya katalizörde (yani gözenekli altın) tanıtılan gözenekli ağlar aracılığıyla etkinleştirilir ve yüksek desen aktarım doğruluğu elde edilir. Bu nedenle, gözenekli malzemelerle toplu taşıma, reaktanların ve reaksiyon ürünlerinin temas arayüzüne ve kontak arayüzünden uzağa yayılmasında kritik bir rol oynar9,18,19,20. Şekil 1'de üç yapılandırmanın da şeması gösterilmiştir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61040/61040fig1.jpg"> Şekil 1: Mac-Künye yapılandırmalarının şemaları. Bu şekil, gözenekli malzemelerin, tepki gösteren türlerin substrat (örneğin, durum II: gözenekli Si) veya damga (örneğin, kasa III: gözenekli altından yapılmış katalizör ince film) yoluyla difüzyonunu sağlamadaki rolünü vurgulamaktadır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61040/61040fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Bu yazıda, Mac-Imprint süreci, Mac-Imprint'in kendisi ile birlikte damga hazırlama ve substrat ön işlemi de dahil olmak üzere kapsamlı bir şekilde tartışılmaktadır. Protokoldeki substrat ön işlem bölümü, si gofret temizleme ve kuru gravür ve substrat anotlama ile Si gofret desenleme (isteğe bağlı) içerir. Ayrıca, bir damga hazırlama bölümü birkaç prosedüre ayrılır: 1) Si ana kalıbının PDMS çoğaltma kalıplama; 2) PDMS desenini aktarmak için bir fotoresist katmanın UV nanoimprinting; ve 3) magnetron sputtering ile katalitik tabaka birikimi ve ardından dealloying (isteğe bağlı). Son olarak, Mac-Künye bölümünde Mac-Künyesi sonuçları (yani Si yüzey 3D hiyerarşik desenleme) ile birlikte Mac-Künye kurulumu sunulmaktadır.

<table><tbody><tr><td>Aseton, %>99,5, ACS reaktifi</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-64-1</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>Amonyum florür, %>98, ACS sınıfı</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12125-01-8</td><td>DİKKAT, tehlikeli</td></tr><tr><td>Amonyum hidroksit çözeltisi, %28-30, ACS reaktifi</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1336-21-6</td><td>DİKKAT, tehlikeli</td></tr><tr><td>AZ 400K geliştirici</td><td></td><td>Mikrokimyasallar AZ 400K</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>BenchMark 800 Etch Axic</td><td></td><td>BenchMark 800</td><td>Reaktif iyon aşındırma</td></tr><tr><td>Krom hedefi, 2 "x 0.125",% 99.95 saflıkta</td><td>ACI alaşımları</td><td>ADM0913</td><td>Magnetron püskürtme krom hedefi</td></tr><tr><td>CTF 12</td><td>Karbolit Gero</td><td>C12075-700-208SN</td><td>Tüp fırın</td></tr><tr><td>Kurutucu</td><td>Fisher bilimsel Chemglass yaşam bilimleri</td><td>CG122611</td><td>Kurutucu</td></tr><tr><td>F6T5/BLB</td><td>Eiko</td><td>F6T5/BLB 6W</td><td>UV ampul</td></tr><tr><td>Altın hedef, 2" x 0.125", %99,99 saflıkta</td><td>ACI alaşımları</td><td>N/A</td><td>Magnetron püskürtme altın hedef</td></tr><tr><td>Ocak gözü KW-4AH</td><td>Chemat Technology</td><td>KW-4AH</td><td>Düzgün sıcaklık profiline sahip tesviye edilmiş ocak gözü</td></tr><tr><td>Hidroflorik asit, %48, ACS reaktifi</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7664-39-3</td><td>DİKKAT, son derece tehlikeli</td></tr><tr><td>Hidrojen peroksit, %30, ACS reaktifi</td><td>Fisher Chemical</td><td>7722-84-1</td><td>DİKKAT, tehlikeli</td></tr><tr><td>İzopropil alkol, %>99,5, ACS reaktifi</td><td>LabChem</td><td>67-63-0</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>MLP-50</td><td>Dönüştürücü Teknikleri</td><td>MLP-50</td><td>Yük hücresi</td></tr><tr><td>Nitrik asit, %70, ACS sınıfı</td><td>SAFC</td><td>7697-37-2</td><td>DİKKAT, tehlikeli</td></tr><tr><td>NSC-3000</td><td>Nano-master</td><td>NSC-3000</td><td>Magnetron püskürtme</td></tr><tr><td>Potasyum hidroksit, %45, Sertifikalı</td><td>Fisher Chemical</td><td>1310-58-3</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>Rocker 800 vakum pompası, 110V/60Hz</td><td>Rocker</td><td>1240043</td><td>Yağsız vakum pompası</td></tr><tr><td>Silikon ana kalıp</td><td>NILT</td><td>SMLA_V1</td><td>Desenli silikon çip</td></tr><tr><td>Silikon gofretler, birinci sınıf</td><td>Üniversite gofret</td><td>783</td><td>Si gofret</td></tr><tr><td>Gümüş hedef, 2" x 0.125", %99,99 saflıkta</td><td>ACI alaşımları</td><td>HER2318</td><td>Magnetron püskürtme gümüş hedef</td></tr><tr><td>SP-300</td><td>BioLogic</td><td>SP-300</td><td>Potansiyostat</td></tr><tr><td>SPIN 150i</td><td>Spincoating</td><td>SPIN 150i</td><td>Spin kaplayıcı</td></tr><tr><td>SPR 200-7.0 pozitif fotorezist</td><td>Microchem</td><td>SPR 220-7.0</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>Karıştırma ocak</td><td>gözü Thermo scientific Cimarec+</td><td>SP88857100</td><td>Genel amaçlı ocak gözü</td></tr><tr><td>SU-8 2015 negatif fotorezist</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2015</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 Silikon elastomer kiti</td><td>DOW</td><td>4019862</td><td>DİKKAT, kimyasal</td></tr><tr><td>T-LSR150B</td><td>Zaber Teknolojileri</td><td>T-LSR150B-KT04U</td><td>Motorlu lineer kademe</td></tr><tr><td>Trikloro(1H,1H,2H, 2H-perflorooktil)silan (PFOCS), %97</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>78560-45-9</td><td>DİKKAT, tehlikeli</td></tr></tbody></table>

gözenekli ve katı silikon gofretlerin metal destekli elektrokimyasal nanoimprintingi

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

Metal destekli elektrokimyasal baskı (Mac-Künye), monokristal grup IV'te (örneğin, 3D mikro ve nano ölçekli özellikleri doğrudan desenleyebilen metal destekli kimyasal gravür (MACE) ve nanoimprint litografinin bir kombinasyonudur. Si) ve III-V (örneğin, GaAs) kurban şablonlarına ve litografik adımlara ihtiyaç duymadan yarı iletkenler. Bu işlem sırasında, asil bir metal katalizör ile kaplanmış yeniden kullanılabilir bir damga, metal-yarı iletken temas arayüzünde Si'nin seçici olarak kazınmasına yol açan hidroflorik asit (HF) ve hidrojen peroksit (H2O2) karışımı varlığında bir Si gofreti ile temas ettirilir. Bu protokolde, iki Mac-Imprint konfigürasyonunda uygulanan damga ve substrat hazırlama yöntemlerini tartışıyoruz: (1) Katı bir katalizöre sahip Gözenekli Si Mac-Imprint; ve (2) Gözenekli bir katalizör ile Katı Si Mac-Imprint. Bu işlem yüksek aktarım hızına sahiptir ve 20 nm altı çözünürlüğe sahip santimetre ölçeğinde paralel desenleme yapabilir. Ayrıca tek bir işlemde düşük kusur yoğunluğu ve geniş alan desenleme sağlar ve derin reaktif iyon gravür (DRIE) gibi kuru gravür ihtiyacını atlar.

Mac-Künye pullarının ve baskılı Si yüzeylerinin morfolojik özelliklerini incelemek amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri, optik mikroskop taramaları (Şekil 9) ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) taramaları (Şekil 10) elde edilmiştir. Baskılı katı Si'nin kesitsel profili, kullanılan gözenekli Au damgasınınkiyle karşılaştırıldı (Şekil 10). Mac-Imprint sırasında desen aktarımı doğruluğ...

3D mikro ölçekli özelliklerin 20 nm altı şekil doğruluğuna sahip metal destekli kimyasal baskı için katı ve gözenekli silikon gofretlere bir protokol sunulmaktadır.

Gözenekli ve Katı Silikon Gofretlerin Metal Destekli Elektrokimyasal Nanoimprintingi

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

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.

metal-assisted-electrochemical-nanoimprinting-porous-solid-silicon

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Burada, küçük moleküller ve proteinlerin desenli yüzeylerin desenlendirme oksit-silisyum ve germanyum ve reaktif organik mono tabakaları göstermek işlevsellik için basit bir yöntem açıklanmaktadır. Bu yaklaşım tamamen kimyasal oksidasyon yüzeyleri korur özelliği morfolojisi üzerinde hassas kontrol sağlar, ve kimyasal ayrımcılık desenleri hazır erişim sağlar.

Yumuşak Litografik işlevsellik ve Desenlendirme Oksit Silisyum ve germanyum

Biz fonksiyonel malzemeler, malzeme yığınları ve tam cihazların düşük maliyetli nano desenleme sağlayan bir nanomoulding tekniği tarif. Nanomoulding herhangi nanoimprinting kurulum üzerinde gerçekleştirilebilir ve malzemeler ve çökelme süreçleri geniş bir aralığı için uygulanabilir.

Fonksiyonel Malzemelerin Nanomoulding, Nanoimprinting bir yönlü Tamamlayıcı Desen Çoğaltma Yöntemi

Bu protokol, in vitro kas hücrelerinin kasılma ölçmek için esnek kültür yüzeyleri olarak mikro silikon konsolun kullanımını tarif etmektedir. Hücresel kasılması, ölçülen kaydedilen ve in vitro kontraktil fonksiyon ölçmek için non-invazif ve ölçeklenebilir sisteminin temin edilmesiyle, kuvvet çıktılan dönüştürülebilir dirsekli bükme neden olur.

Mikro Silikon konsolun Kullanımı Hücresel kasılma fonksiyonunu değerlendirmek için İn Vitro

Bu kağıt mikroelektromekanik sistemi (MEMS) yapılar ve cihazlar esnek imalat için bir 3D katkı micromanufacturing stratejisi (adlandırılan 'mikro-yığma') tanıttı. Bu yaklaşım, hızlı termal tavlama-etkin malzeme yapıştırma teknikleri ile birlikte mikro / nano malzemelerin transfer baskı-tabanlı düzeneğini içerir.

3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar

Güneş pillerinde plazmonik metal nanoyapıları tanıtmak için uygun bir transfer baskı tabanlı metodoloji açıklanmaktadır.  Nanopillar poli (dimetilsiloksan) damgaları kullanılarak, Ag bazlı sıralı bir nanodisk dizisi, standart hidrojene mikrokristalin Si güneş pilleri ile entegre edildi ve bu da plazmonik ışık yakalama nedeniyle cihaz performanslarının iyileştirilmesine yol açtı.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

Birden mikroakışkan kanallarda parçacıkların algılama ve boyutlandırma multipleks için, kod bölmeli çoklu erişim (CDMA) ile rezistif darbe algılama (RPS) birleştiren entegre bir yüzey elektrot ağı ile mikroakışkan platformu göstermektedir.

Parçacıkların Mekansal Takip için Çoklanmış Elektronik Algılama ile mikroakışkan Platformu

Bu rapor, biyolojik araştırmalar için mikroakışkan kanalları hücreler ve substratlarla doldurmak için düşük basınçlı vakum kullanan basit, uygulaması kolay bir tekniği açıklamaktadır.

Desenlendirme Proteinlerin ve Hücreleri Çok Yönlü Yöntemi

Makroskopik numuneler kullanılarak elektriksel ve termal etkilerin elektrikle desteklenen deformasyon (EAD) üzerinde izole edilmesi çok zordur. Uygulanan akımın joule ısınması olmayan oluşum üzerindeki etkisini ve bu numuneler üzerindeki çıkıntının evrimini değerlendirmek için metalik örnek mikro ve nanoyapılar ile özel bir test prosedürü geliştirildi.

Için yeni bir yöntem<em&gt; Yerinde</emNanoscale Örneklerinin Elektromekanik Karakterizasyonu

Fusogenic gözenekli Silisyum nano tanecikleri etkili tüp bebek ve içinde vivo Oligonükleotid tesliminde sentezi göstermektedir. Gözenekli Silisyum nano tanecikleri tarafından fusogenic lipidler kabuk oluşturmak için ekstrüzyon ile kaplı çekirdek oluşturmak üzere siRNA ile yüklenir. Hedefleme yan functionalization ve parçacık karakterizasyonu yer almaktadır.

Functionalization, malzemelerin ve Fusogenic gözenekli Silisyum nano tanecikleri'Oligonükleotid dır

Bu çalışma, fotolitografi ve kuru gravür kullanarak SiO2/Si gofretlerinde reentrant ve iki kat reentrant profilleri ile boşlukları ve sütunları elde etmek için mikroüretim protokolleri sunmaktadır. Ortaya çıkan mikrodokulu yüzeyler, silikanın içsel ıslaklığına rağmen, ıslak sıvılar altında havanın sağlam uzun süreli tuzaklanması ile karakterize olağanüstü sıvı repellence göstermektedir.

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

Burada sunulan entegre devre mikrofabrikasyon teknolojisi kullanarak SiO2/ Si gofret gaz enbilen membranlar (GEMs) gerçekleştirmek için adım adım bir protokoldür. Silika-GEM'ler suya daldırıldığında, silikanın su seven bileşimine rağmen suyun izinsiz girişi önlenir.

Su Seven SiO2/Si/SiO2 Gofretlerden Elde Edilen Gaz-Entrapping Membranlar Için Proof-of-Concept Yeşil Tuzdan Arındırma için Gofretler

Keşfedin metal destekli elektrokimyasal nanoimprinting yöntemiyle gözenekli ve katı silikon gofretlerde üç boyutlu hiyerarşik mikroyapıların tek adımda oluşturulmasını. Bu teknik optik biyosensörler ve kızılötesi cihazlar için alt-100 nm çözünürlük sağlar.

Gözenekli ve Katı Silikon Gofretlerin Metal Destekli Elektrokimyasal Nanoimprintingi

Daha fazla video keşfet