Login processing...

JoVE Journal
Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.

JoVE Journal Engineering

Fabrikasjon av nanohøydekanaler som omfatter overflateakustisk bølgeaktivering via litiumniobat for akustisk nanofluidikk

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

Journal (Engineering)

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

Building an Enhanced Flight Mill for the Study of Tethered Insect Flight

Journal (Engineering)

Building an Enhanced Flight Mill for the Study of Tethered Insect Flight

Click here for the English version

Fabrikasjon av nanohøydekanaler som omfatter overflateakustisk bølgeaktivering via litiumniobat for akustisk nanofluidikk

Article DOI: 10.3791/60648-v

February 5th, 2020 •

Naiqing Zhang¹, James Friend¹

¹Medically Advanced Devices Laboratory, Center for Medical Devices, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Jacobs School of Engineering, and the Department of Surgery, School of Medicine, University of California San Diego

Chapters

Summary
Automatic Translation

English (Original)
العربية (Arabic)
中文 (Chinese)
dansk (Danish)
Nederlands (Dutch)
français (French)
Deutsch (German)
עברית (Hebrew)
हिंदी (Hindi)
italiano (Italian)
日本語 (Japanese)
한국어 (Korean)
norsk (Norwegian)
português (Portugese)
русский (Russian)
español (Spanish)
svenska (Swedish)
Türkçe (Turkish)

February 5th, 2020

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Vi demonstrerer fabrikasjon av nanohøydekanaler med integrering av overflateakustiske bølgeaktiveringsenheter på litiumniobat efor akustisk nanofluidics via liftoff fotoliitografi, nanodybde reaktiv ionetsing og romtemperaturplasma overflateaktivert flerlags binding av enkeltkrystalllitiumniobate, en prosess som ligner nyttig for å binde litiumniobattil oksider.

Transcript

Vår protokoll gir en detaljert fabrikasjonsmetode for nanohøydekanaler som omfatter overflateakustisk bølgeaktivering via litiumnibb for akustisk nanofluidics. Denne teknikken kan brukes til å utføre romtemperatur plasmaoverflate aktivert flerlags liming av enkelt krystall litium niobate, en prosess like nyttig for liming litium nibbat eller silisiumdioksid og andre oksider. Eventuelle rester og partikler bør fjernes under rengjørings- og plasmaoverflateaktiverte prosesser for å forhindre bindingsfeil i nanohøydekanaldannelsen.

Visuell demonstrasjon av denne metoden kan fange hele fabrikasjonsprosessen i detalj, noe som resulterer i en klar presentasjon av protokollen for andre forskere. For å forberede en nano-høyde kanal maske, plasser en wafer innskrevet med et mønster designet for å være en normal fotolitografi i liftoff prosedyrer i en sputter deponeringssystem og trekke ned kammeret vakuum til fem ganger 10 til negativ seks millitorr. La argon strømme på 2,5 millitorr og sputter krom på 200 watt for å produsere en 400 nanometer tykk offermaske innen 18 minutter.

På slutten av avsetningen, helt nedsenk wafer i et beger av aceton og sonikere wafer ved middels intensitet i 10 minutter. På slutten av sonikeringen, skyll wafer med deionisert vann og tørk wafer med tørr nitrogenstrøm. Bruk deretter en dicing sag for å dele wafer i individuelle chips med en nano-spalte mønster per chip.

For å fremstille nanohøydekanalen, plasser waferen i et reaktivt ionetse etsningskammer. Still inn kammerparametrene som er angitt for å produsere en 120 nanometer dyp nano-spalte i litiumnibbet. For å bore kanalinntakene og -uttakene, bruk dobbeltsidig tape for å feste en liten stålplate til bunnen av en petriskål og etset chip til platen.

Fyll fatet med vann for å senke brikken helt ned og feste en diamantborbit med diameter på 0,5 millimeter til et boretrykk. Bor deretter med en hastighet på minst 10 000 rotasjoner per minutt for å maskinere de ønskede viker og uttak. For kroms våtetsing, bruk en diamantspiss graveringspenn for å tydelig markere den flate, uetrukne overflaten av det borede litiumnibbet for å holde styr på hvilken side nanohøydekanalen er plassert og sonikere chips i krometchant.

For løsningsmiddel rengjøring av chips, plasser chip par bestående av en overflate akustisk bølge enhet og en etset nanoskala depresjon chip og dyppe parene i et beger av aceton plassert med et sonikering bad. Etter to minutter sonikering i aceton, sonikere chips i metanol i ett minutt. På slutten av metanol sonikering, skyll chips i deionisert vann.

Deretter legger hydrogenperoksid til svovelsyre i et en-til-tre-forhold i en godt ventilert hette og legger alle sponene i en Teflon-holder. Plasser holderen forsiktig i begeret av piranhasyre i 10 minutter før du skyller sponene og holderen i to sekvensielle deioniserte vannbad. Etter den andre skylling, tørk chips med tørr nitrogenstrøm og umiddelbart plassere prøvene i oksygen plasma aktivering utstyr holde dem dekket under håndtering for å unngå forurensning.

Bruk 120 watt strøm mens du utsetter sjetongene for oksygenstrøm på 120 standard kubikkcentimeter i 150 sekunder, aktiver chipoverflatene med plasmaet. På slutten av aktiveringen, neddykk umiddelbart prøvene i et friskt deionisert vannbad i minst to minutter. Etter tørking av sponene med tørr nitrogenstrøm, legg forsiktig nanospaltebrikken på overflaten akustisk bølgeenhetsbrikke i ønsket posisjon med sponene justert i riktig retning.

Bruk deretter pinsett eller lignende for å trykke ned på prøven fra midten for å initiere bindingen, og bruk mildt trykk på områder som ikke klarte å binde seg etter den første depresjonen. Deretter plasserer du de limte prøvene i en fjærklemme for å trygt utøve laster til tross for termisk ekspansjon og plassere de fastklemte prøvene i en romtemperaturovn. Sett deretter ovnstemperaturen til 300 grader Celsius med en rampehastighet på to grader Celsius per minutt maksimum med en oppholdstid på to timer før automatisk avstengning.

For å observere væskebevegelse i den ferdige nanospalten, plasser nanospaltebrikken under et omvendt mikroskop og roter brikken gjennom et lineært polariserende filter i den optiske banen for å blokkere birefringence-basert bildedobling i litiumnibbatet. Tilsett deretter ultrarent deionisert vann til innløpet og bilde væskeprogresjonen. For akustisk bølgeaktivering på overflaten, fest absorber til endene av overflaten akustisk bølgeenhet for å forhindre reflekterte akustiske bølger og sett resonansfrekvensen på en signalgenerator til rundt 40 megahertz.

Bruk en forsterker til å forsterke signalet og bruke et oscilloskop til å måle den faktiske spenningen, strømmen og kraften som brukes på enheten. Påfør deretter et sinusformet elektrisk felt til den interdigitale transduseren og registrer væskebevegelsen under aktiveringen i nanospalten. På disse bildene vises kapillær fylling av ultrarent deionisert vann i en 100 nanometer høy 400 mikrometer bred kanal og en 100 nanometer høy 40 mikrometer bred kanal.

Kapillære krefter trekker væskefylling av hele nanospalten med en dråpe ultrarent vann levert gjennom innløpet, og fyllingen skjedde raskere i den smalere kanalen på grunn av sin større kapillærkraft. I dette eksperimentet ble vann i en 100 nanometer høyde spalte drenert for å vise et vannluftgrensesnitt med maksimal lengde i midten som indikerer en maksimal akustisk energi midt på overflaten akustisk bølgeenhet. En terskel påføres kraft på rundt en watt er nødvendig for å tvinge det akustiske trykket til å være større enn kapillærtrykket for å drive et synlig dreneringsfenomen.

De fleste fabrikasjonsprosesser bør utføres i et rent rom for å forhindre mikroskala partikkelforurensning og væske som brukes til fylling, bør være ultrapure for å forhindre tilstopping av nano-spalten. Vår tilnærming tilbyr et nanoakustisk fluidics system for undersøkelse av en rekke fysiske problemer og biologiske applikasjoner på nanoskalaen.

X

Simple Hit Counter