Engineering
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Fabricage van Nanoheight Channels waarin Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate voor Akoestische Nanofluidics
Chapters
Summary February 5th, 2020
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
We demonstreren fabricage van nanohoogtekanalen met de integratie van oppervlakte akoestische golfactuatie-apparaten op lithium niobate voor akoestische nanofluidica via liftoff fotolithografie, nano-diepte reactieve ionets en kamertemperatuurplasma oppervlakte-geactiveerde meerlaagse binding van enkelkristallithium niobaat, een proces dat ook nuttig is voor het plakken van lithiumniobate aan oxiden.
Transcript
Ons protocol biedt een gedetailleerde fabricagemethode van nanohoogtekanalen met oppervlakteakoestische golfactuatie via lithium niobate voor akoestische nanofluidics. Deze techniek kan worden gebruikt om ruimtetemperatuur plasma oppervlak geactiveerd meerlaagse hechting van single crystal lithium niobate uit te voeren, een proces dat even nuttig is voor het plakken van lithium niobate of siliciumdioxide en andere oxiden. Vuil en deeltjes moeten tijdens de reinigings- en plasmaoppervlaktegeactiveerde processen worden verwijderd om bindfouten in de vorming van het kanalen met nanohoogte te voorkomen.
Visuele demonstratie van deze methode kan het hele fabricageproces in detail vastleggen, wat resulteert in een duidelijke presentatie van het protocol voor andere onderzoekers. Om een nano-hoogte kanaalmasker voor te bereiden, plaatst u een wafer die is ingeschreven met een patroon dat is ontworpen om een normale fotolithografie te zijn in liftoff-procedures in een sputterdepositiesysteem en trek het kamervacuüm naar vijf keer 10 naar de negatieve zes millitorr. Laat argon stromen op 2,5 millitorr en sputter chroom op 200 watt om een 400 nanometer dik offermasker te produceren binnen 18 minuten.
Aan het einde van de depositie, volledig onderdompelen de wafer in een bekertje aceton en sonicate de wafer op gemiddelde intensiteit gedurende 10 minuten. Aan het einde van de sonicatie, spoel de wafer met gedeïioniseerd water en droog de wafer met droge stikstof stroom. Gebruik vervolgens een dicing saw om de wafer te verdelen in individuele chips met een nano-spleet patroon per chip.
Om het nanohoogtekanaal te fabriceren, plaatst u de wafer in een reactieve ionenetskamer. Stel de kamer parameters zoals aangegeven om een 120 nanometer diepe nano-spleet te produceren in de lithium niobate. Om de kanaalinlaten en uitlaten te boren, gebruikt u dubbelzijdige tape om een kleine stalen plaat aan de onderkant van een petrischaal en de geëtste chip aan de plaat te bevestigen.
Vul de schotel met water om de chip volledig onder te dompelen en bevestig een diamantboor met een diameter van 0,5 millimeter aan een boorpers. Boor vervolgens met een snelheid van ten minste 10.000 rotaties per minuut om de gewenste inhammen en afzet te bewerken. Voor chroom natte etsen, gebruik maken van een diamant tip gravure pen om duidelijk te markeren de platte unetched oppervlak van de geboorde lithium niobate om bij te houden van welke kant de nano-hoogte kanaal zich bevindt en sonicate de chips in chroom etchant.
Voor oplosmiddel reiniging van de chips, plaats chip paren bestaande uit een oppervlak akoestische golf apparaat en een geëtste nanoschaal depressie chip en dompel de paren in een beker van aceton geplaatst met een sonicatie bad. Na twee minuten van sonicatie in aceton, sonicate de chips in methanol voor een minuut. Spoel aan het einde van de methanolsoonatie de chips in gedeïsiseerd water.
Voeg vervolgens waterstofperoxide toe aan zwavelzuur bij een één-op-drie-verhouding in een goed geventileerde kap en plaats alle chips in een Teflon-houder. Plaats de houder voorzichtig 10 minuten in het bekerglas van piranhazuur voordat u de spanen en houder in twee opeenvolgende gedeïoniseerde waterbaden spoelt. Na de tweede spoeling droogt u de spanen met droge stikstofstroom en plaatst u de monsters onmiddellijk in de activeringsapparatuur voor zuurstofplasma die ze tijdens het hanteren bedekt houdt om besmetting te voorkomen.
Met behulp van 120 watt vermogen, terwijl de spaanders bloot te stellen aan zuurstofstroom op 120 standaard kubieke centimeter gedurende 150 seconden, activeer de spaanvlakken met het plasma. Onderdompel de monsters aan het einde van de activering onmiddellijk gedurende ten minste twee minuten onder in een vers gedeïmiseerd waterbad. Na het drogen van de chips met droge stikstofstroom, leg voorzichtig de nano-spleet chip op het oppervlak akoestische golf apparaat chip in de gewenste positie met de chips uitgelijnd in de juiste richting.
Gebruik dan pincet of iets dergelijks om op het monster van het centrum te drukken om de band te starten, het toepassen van zachte druk op gebieden die niet te binden na de eerste depressie. Plaats vervolgens de gebonden monsters in een geveerde klem om veilig belasting uit te oefenen, ondanks thermische uitzetting en plaats de geklemde monsters in een oven op kamertemperatuur. Stel vervolgens de oventemperatuur in op 300 graden Celsius met een hellingssnelheid van maximaal twee graden Celsius per minuut met een verblijfstijd van twee uur voor automatische uitschakeling.
Om vloeiende beweging in de voltooide nano-spleet te observeren, plaatst u de nanospleetchip onder een omgekeerde microscoop en draait u de chip door een lineair polariserend filter in het optische pad om op passende wijze een birefringence-gebaseerde beeldverdubbeling in de lithium niobate te blokkeren. Voeg vervolgens ultrazuiver gedeïmiseerd water toe aan de inlaat en beeld de vloeiende progressie. Voor de akoestische golfactuatie van het oppervlak, bevestig absorbers aan de uiteinden van het oppervlak akoestische golf apparaat om gereflecteerde akoestische golven te voorkomen en stel de resonantiefrequentie op een signaalgenerator op ongeveer 40 megahertz.
Gebruik een versterker om het signaal te versterken en gebruik een oscilloscoop om de werkelijke spanning, stroom en stroom die op het apparaat worden toegepast te meten. Breng vervolgens een sinusoïdaal elektrisch veld aan op de interdigitale transducer en neem de vloeiende beweging op tijdens de actuatie in de nanospletie. In deze beelden, capillaire vulling van ultrazuivere gedeïmiseerd water in een 100 nanometer hoog 400 micrometer breed kanaal en een 100 nanometer hoog 40 micrometer breed kanaal wordt getoond.
Capillaire krachten trekken vloeistofvulling van de gehele nanospleet met een druppel ultrazuiver water die door de inlaat wordt geleverd en de vulling vond sneller plaats in het smallere kanaal vanwege de grotere capillaire kracht. In dit experiment werd water in een 100 nanometer hoogte spleet afgevoerd om een water-air interface met de maximale lengte in het midden aan te geven met vermelding van een maximale akoestische energie in het midden van het oppervlak akoestische golf apparaat. Een drempel toegepast vermogen van ongeveer een watt is nodig om de akoestische druk te dwingen groter te zijn dan de capillaire druk om een zichtbaar drainerend fenomeen aan te drijven.
De meeste fabricageprocessen moeten worden uitgevoerd in een schone ruimte om verontreiniging van microschaaldeeltjes te voorkomen en vloeistof die wordt gebruikt voor het vullen moet ultrazuiver zijn om verstopping van de nanospleet te voorkomen. Onze aanpak biedt een nano-akoestisch fluidics systeem voor het onderzoek van een verscheidenheid aan fysieke problemen en biologische toepassingen op nanoschaal.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
