Fabricage van Nanoheight Channels waarin Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate voor Akoestische Nanofluidics

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

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.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Zhang, N., Friend, J. Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics. J. Vis. Exp. (156), e60648, doi:10.3791/60648 (2020).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Gecontroleerde nanoschaal manipulatie van vloeistoffen is bekend dat uitzonderlijk moeilijk als gevolg van de dominantie van het oppervlak en viskeuze krachten. Megahertz-order surface acoustic wave (SAW) apparaten genereren een enorme acceleratie op hun oppervlak, tot 108 m/s2, op hun beurt verantwoordelijk voor veel van de waargenomen effecten die zijn gekomen om acoustofluidics te definiëren: akoestische streaming en akoestische stralingskrachten. Deze effecten zijn gebruikt voor deeltjes-, cel- en vloeistofmanipulatie op microschaal, hoewel meer recentelijk SAW is gebruikt om soortgelijke verschijnselen op nanoschaal te produceren door middel van een geheel andere set mechanismen. Controleerbare nanoschaal vloeistofmanipulatie biedt een breed scala aan mogelijkheden in ultrasnelle vloeistofpompen en biomacromolecuul dynamiek nuttig voor fysieke en biologische toepassingen. Hier demonstreren we nanoschaal-hoogte kanaal fabricage via kamertemperatuur lithium niobate (LN) binding geïntegreerd met een SAW-apparaat. We beschrijven het hele experimentele proces inclusief nano-hoogte kanaal fabricage via droge etsen, plasma-geactiveerde binding op lithium niobate, de juiste optische setup voor latere beeldvorming, en SAW actuatie. We tonen representatieve resultaten voor vloeibare capillaire vulling en vloeistofafvoer in een nanoschaalkanaal geïnduceerd door SAW. Deze procedure biedt een praktisch protocol voor nanoschaal kanaal fabricage en integratie met SAW-apparaten nuttig om op voort te bouwen voor toekomstige nanofluidics toepassingen.

Introduction

Controleerbaar nanoschaalvloeistoftransport in nanokanalen—nanofluidics1— vindt plaats op dezelfde lengteschalen als de meeste biologische macromoleculen, en is veelbelovend voor biologische analyse en detectie, medische diagnose en materiaalverwerking. Verschillende ontwerpen en simulaties zijn ontwikkeld in nanofluidics om vloeistoffen en deeltjessuspensie te manipuleren op basis van temperatuurgradiënten2,Coulomb slepen3,oppervlaktegolven4,statische elektrische velden5,6,7, en thermoforese8 in de afgelopen vijftien jaar. Onlangs is aangetoond dat SAW9 nanoschaal vloeistofpompen en draineren met voldoende akoestische druk produceert om de dominantie van oppervlakte- en viskeuze krachten te overwinnen die op andere wijze effectief vloeistoftransport in nanokanalen voorkomen. Het belangrijkste voordeel van akoestische streaming is de mogelijkheid om nuttige stroom in nanostructuren te stimuleren zonder zich zorgen te maken over de details van de chemie van de vloeistof of deeltjessuspensie, waardoor apparaten die deze techniek onmiddellijk nuttig maken in biologische analyse, detectie en andere fysischchemische toepassingen.

Fabricage van SAW-geïntegreerde nanofluïde apparaten vereist fabricage van de elektroden-de interdigitale transducer (IDT)-op een piëzo-elektrisch substraat, lithium niobate10, om het genereren van de SAW te vergemakkelijken. Reactieve ionenets (RIE) wordt gebruikt om een nanoschaal depressie te vormen in een apart LN-stuk, en LN-LN binding van de twee stukken produceert een nuttig nanokanaal. Het fabricageproces voor SAW-apparaten is gepresenteerd in vele publicaties, of het nu gaat om het gebruik van normale of lift-off ultravioletfotolithografie naast metaalputter of verdampingsdepositie11. Voor het LN RIE-proces om een kanaal in een specifieke vorm te etsen, zijn de effecten op de etssnelheid en de uiteindelijke oppervlakteruwheid van het kanaal van het kiezen van verschillende LN-oriëntaties, maskermaterialen, gasstroom en plasmakracht onderzocht12,13,14,15,16. Plasmaoppervlakteactivering is gebruikt om de oppervlakte-energie aanzienlijk te verhogen en zo de sterkte van binding in oxiden zoals LN17,18,19,20te verbeteren . Het is eveneens mogelijk om LN heterogeen te verbinden met andere oxiden, zoals SiO2 (glas) via een tweestapsplasma geactiveerde hechtingsmethode21. Met name de ln-LN-binding op kamertemperatuur is onderzocht met behulp van verschillende reinigings- en oppervlakteactiveringsbehandelingen22.

Hier beschrijven we in detail het proces om 40 MHz SAW-geïntegreerde 100-nm hoogte nanokanalen te fabriceren, vaak nanoslit kanalen genoemd (Figuur 1A). Effectieve vloeistof capillaire vulling en vloeistof draineren door SAW actuatie toont de geldigheid van zowel nanoslit fabricage en SAW prestaties in een dergelijke nanoschaal kanaal. Onze aanpak biedt een nano-acoustofluidic systeem mogelijk onderzoek van een verscheidenheid van fysieke problemen en biologische toepassingen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Nano-hoogte kanaal masker voorbereiding

  1. Fotolithografie: Met een patroon dat de gewenste vorm van de nanohoogtekanalen beschrijft(figuur 1B),gebruikt u normale fotolithografie en lift-offprocedures om nanohoogtedepressies in een LN-wafer te produceren. Deze depressies zullen nanohoogte kanalen worden bij wafer binding in een latere stap.
    OPMERKING: De laterale afmetingen van de nanoschaal depressies zijn microschaal in dit protocol. Elektronenbundel of He/Ne ionenstraallithografie kan worden gebruikt om kanalen te fabriceren met laterale dimensies op nanoschaal; Ga+-gebaseerde ionenstraallithografie veroorzaakt zwelling en ongelijke substraatprofielen23. De oriëntatie van de twee LN wafers moet overeenkomen, anders, thermische stress kan leiden tot de wafers of de band tussen hen te mislukken.
  2. Sputter afzetting om regio's te beschermen tegen droge etsen: Plaats de wafer in de sputter depositie systeem. Trek het kamervacuüm naar 5 x 10-6 mTorr, laat Ar stromen op 2,5 mTorr en sputter Cr op 200 W om een 400 nm dik offermasker te produceren waar reactieve ionetsen worden voorkomen wanneer het in stap 3 hieronder wordt gebruikt.
  3. Lift-off: Breng de wafer in een beker met voldoende aceton om de wafer volledig onder te dompelen. Sonicate op gemiddelde intensiteit gedurende 10 min. Spoel af met DI-water en droog de wafer met droge N 2-stroom.
  4. Dicing: Gebruik een dicing zaag om de hele wafer dobbelstenen in individuele chips met (meestal) een nanoslit patroon per chip.
    LET OP: Het protocol kan hier worden onderbroken.

2. Nano-hoogte kanaal fabricage

  1. Reactieve ionenets (RIE): Gebruik RIE om nanoschaaldepressies te etsen in de onbedekte gebieden van het LN-substraat. Gebieden die onder de offercr vallen, worden beschermd tegen etsen. Stel het RIE-vermogen in op 200W, verwarm de kamer op 50 °C, trek het kamervacuüm naar 20 mTorr, stel de SF 6-stroomsnelheid in op 10 sccm en ets voor 20 min om een 120 nm diepe nanospleet in LN te produceren.
  2. Gat boren voor kanaal inhammen en uitlaten: Met dubbelzijdige tape, bevestig een geëtste LN-chip aan een kleine stalen plaat en de plaat aan de onderkant van een petrischaaltje. De petrischaal moet groot genoeg zijn om volledige onderdompeling van de LN-chip en stalen plaat mogelijk te maken. Vul de petrischaal met water om de chip volledig onder te dompelen. Bevestig een diamantboorbit met een diameter van 0,5 mm aan een boorpers en boor met een hoge snelheid van ten minste 10.000 tpm aan de gewenste inhammen en uitlaten. Boren door een 0,5 mm dik substraat moet ongeveer 10 tot 15 s24 (Figuur 1B) duren.
    OPMERKING: Onderdompeling tijdens het boren voorkomt overmatige lokale verwarming en deeltjesvastlopen op de boorlocatie. Andere soorten boorbits werken waarschijnlijk niet, en handboren is niet mogelijk met enige snelheid voor zover wij weten. Boorbit rotatiesnelheden van 10.000 rpm of hoger worden aanbevolen om te voorkomen dat de LN verbrijzelen.
  3. Cr natte ets: Gebruik een diamant tip gravure pen om duidelijk markeren de platte, unetched gezicht van de geboorde LN om bij te houden welke kant de nanohoogte kanaal is gelegen in de resterende stappen. Sonicate de chips in Cr etchant.
    LET OP: Het protocol kan hier worden onderbroken. Het is buitengewoon moeilijk om te bepalen welke kant van de LN-chip heeft de geëtst nanoschaal depressie na de Cr is verwijderd. De sonicatietijd is afhankelijk van de etssnelheid en de Cr-maskerdikte.

3. Kamertemperatuur Plasma Geactiveerde Binding

  1. Solvent cleaning LN-chips: Verzamel chipparen — één SAW-apparaat (vervaardigd door normale fotolithografie, sputterafzetting en lift-off procedures) en één geëtste nanoschaal depressiechip - samen om ze voor te bereiden op binding. Dompel de chipparen onder in een beker aceton geplaatst in een sonicatiebad en sonicate gedurende 2 min. Breng de chips over naar methanol en sonicate gedurende 1 min. Breng de chips over naar DI-water.
  2. Piranha reiniging: Bereid piranha zuur in een glazen beker in een goed geventileerde kap, gewijd aan het gebruik van zuur, door het toevoegen van H2O2 (30% in water) aan H2SO4 (96%) bij een verhouding van 1:3. Plaats alle chips in een Teflon houder. Plaats de houder in het bekerglas en dompel alle chips gedurende 10 min onder in de piranha-oplossing en spoel de chips en houder achtereenvolgens in twee afzonderlijke DI-waterbaden. Droog de chips met droge N2 en breng ze onmiddellijk over in zuurstof (O2)plasmaactiveringsapparatuur, waardoor ze tijdens het hanteren bedekt blijven om besmetting te voorkomen.
    LET OP: Piranha oplossingen zijn zeer corrosief, zijn sterk oxideren, en zijn gevaarlijk. Volg de specifieke regels omgaan met hen op uw instelling, maar op zijn minst uiterste zorg te dragen en draag de juiste veiligheidsuitrusting. Na voltooiing van het werk moet de piranha-oplossing ten minste één uur worden gekoeld voordat deze in een speciale afvalcontainer wordt gegoten.
    OPMERKING: Het is noodzakelijk om de LN-chips twee keer te spoelen in twee DI-waterbaden. Spoelen ze eenmaal laat residu achter dat zal waarschijnlijk ruïneren de binding. Gouden elektroden worden gebruikt voor IDT's vanwege hun goede weerstand tegen piranha oplossing.
  3. Plasmaoppervlakteactivering: Activeer de spaanoppervlakken met plasma met 120 W vermogen terwijl u wordt blootgesteld aan O2-stroom op 120 sccm voor 150 s. Breng de monsters onmiddellijk gedurende ten minste 2 min over naar een zoet DI-waterbad.
    OPMERKING: Plasma oppervlaktebehandeling snel gevolgd door DI water onderdompeling zal vormen hydroxyl groepen op het LN-oppervlak, het verhogen van de vrije oppervlakte-energie om later te bevorderen binding.
  4. Kamertemperatuur binding: Droog de monsters met droge N2 stroom en leg voorzichtig de nanoslit chip op de SAW apparaat chip in de gewenste positie. Realign om de gewenste oriëntatie te produceren. Gebruik vervolgens pincet of iets dergelijks om vanuit het midden op het monster te duwen om de binding te starten. Voorzichtig naar beneden duwen in gebieden die niet te binden na de eerste druk.
    OPMERKING: De binding kan gemakkelijk worden gezien door de transparante LN. Gebonden regio's zijn volledig transparant. LN die niet dubbel gepolijst zal moeilijker te beoordelen.
  5. Verwarming na hechting: Plaats gebonden monsters in een geveerde klem om er veilig belasting op uit te oefenen, ondanks thermische expansie, en plaats de vastgeklemde monsters in een oven bij kamertemperatuur (25 °C). Stel de ovenverwarmingstemperatuur in op 300 °C, de hellingssnelheid op maximaal 2 °C/min, de wachttijd op 2 uur en sluit deze automatisch af om deze binnen in de hand te laten om op natuurlijke wijze af te koelen tot kamertemperatuur.
    LET OP: Het protocol kan hier worden onderbroken. De binding tussen hydroxylgroepen produceert water bij de binding en verwarming verwijdert het water om de bindingssterkte drastisch te verhogen. Bescheiden klemkrachten zijn voldoende. Een poging om twee chips van verschillende oriëntaties of materialen te binden kan scheuren veroorzaken als gevolg van niet-verkeerde thermische expansie en de daaruit voortvloeiende stress.

4. Experimentele installatie en testen

  1. Observatie: Observeer de nanospleet onder een omgekeerde microscoop. Neem een lineair polariserend filter op in het optische pad op en draai deze om op een passende manier een afbeeldingsverdubbeling in de LN te blokkeren. Gebruik ultrazuiver DI-water via de inlaat om vloeistofbeweging in de voltooide nanospleet te observeren.
    OPMERKING: Ultrapure vloeistof wordt sterk aanbevolen om verstopping te voorkomen, vooral na verdamping.
  2. ZAAG-actuatie: Bevestig absorbers aan de uiteinden van het SAW-apparaat om gereflecteerde akoestische golven te voorkomen. Gebruik een signaalgenerator om een sinusoïdal elektrisch veld toe te passen op de IDT op zijn resonantiefrequentie van ongeveer 40 MHz. Gebruik een versterker om het signaal te versterken. Gebruik een oscilloscoop om de werkelijke spanning, stroom en stroom die op het apparaat worden toegepast, te meten. Neem de vloeistofbeweging op tijdens SAW-actuatie in de nanospleet met behulp van een camera die aan de microscoop is bevestigd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Wij voeren vloeibare capillaire indiening en SAW-geïnduceerde vloeistof aftappen in nano-hoogte LN spleten na succesvolle fabricage en hechting van SAW geïntegreerde nanofluïde apparaten. Oppervlakte akoestische golven worden gegenereerd door IDT's bediend door een versterkt sinusoïdaal signaal op de IDT's 'resonantie frequentie van 40 MHz, en de SAW verspreidt zich in de nanospleet via een piëzo-elektrische LN substraat. Het gedrag van de vloeistof in de nanospleet interactie met SAW kan worden waargenomen met behulp van een omgekeerde microscoop.

We demonstreren vloeistof capillaire vulling in 100-nm hoge kanalen van verschillende breedtes. Figuur 2 toont capillaire vulling van ultrazuiver DI-water in twee 100 nm hoge kanalen, een 400 μm breed en de andere 40 μm breed. De druppel ultrazuiver water wordt via de inlaat in de nanospleet geleverd. Capillaire krachten drijven vloeistofvulling van de gehele nanospleet aan en de vulling gebeurt sneller met het smallere kanaal vanwege de grotere capillaire kracht. Capillaire kracht-gedreven vloeistof vulling met behulp van andere vloeistoffen van verschillende viscosities en oppervlakte spanningen kunnen worden gebruikt, net als nanoslits van andere hoogten om verschillende resultaten te produceren.

We tonen ook SAW-geïnduceerde vloeistof aftappen in een nanokanaal door het overwinnen van capillaire druk. Water in een spleet van 100 nm hoogte is afgevoerd om een water-luchtinterface met de maximale lengte in het midden te tonen(figuur 3),wat wijst op maximale akoestische energie in het midden van het SAW-apparaat. Met een sterke akoestische druk gegenereerd in de nanospleet, het geeft ook een goede hechting sterkte met behulp van onze plasma-oppervlakte-geactiveerde kamertemperatuur LN binding methode. Een drempel van ongeveer 1 W is nodig om de akoestische druk te dwingen groter te zijn dan de capillaire druk en een zichtbaar drainerend fenomeen aan te drijven(figuur 4). De maximale lengte van de luchtholte die vloeibare oppervlakte-energie vertegenwoordigt, toont een lineaire relatie met de toegepaste akoestische kracht. Het biedt een effectief hulpmiddel voor vloeistofactuatie en mogelijk macro-biomolecuulmanipulatie op nanoschaal. Het effect van het aftappen van verschillende vloeistoffen met behulp van SAW met verschillende kanaalhoogten en breedtes kan verder worden onderzocht.

Figure 1
Figuur 1: Afbeeldingen van gefabriceerde apparaten. (A) Links: Gouden geëlektrodeID's met een diafragma van 0,7 mm op LN-substraat voor 40 MHz SAW-opwekking en -vermeerdering. Midden, Rechts: Gebonden LN nanospleet apparaat geïntegreerd met SAW voor vloeistofbediening. Een munt van één cent wordt getoond als een schaalverwijzing onderaan. (B) Verschillende reactieve nano-hoogte-LN-chips worden getoond met chroomoffermaskerstructuren en na het boren van gaten met een diameter van 500 μm voor vloeistofinlaten en uitlaten. Schaalbalk: 5 mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Vloeibare capillaire vulling in kanalen van 100 nm hoogte. (A1-A4) Ultrazuiver water wordt in de loop van de tijd via capillaire kracht in een 400 μm brede nanospleet gezogen, die respectievelijk aan het begin (0 s) en 1, 2 en 4 s later wordt getoond. Kleine waterdruppels zijn te zien op de top van de superstrate. (B1-B4) Ultrazuiver water wordt in de loop van de tijd in een 40 μm brede nanospleet via capillaire kracht gezogen, weergegeven aan het begin (0 s) en 0,1, 0,3 en 1 s later, wat wijst op een snellere vulling als gevolg van een grotere capillaire kracht op een kleinere hoeveelheid vloeistof. De kleine depressies aan de bovenkant van de superstrate zijn het bewijs van het raken van het oppervlak met pincet. Schaalbalk: 400 μm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: ZAAG-geïnduceerde vloeistof die afloopt in nanospleet met een breedte van 1 mm breedte van 100 nm. (A-C) Een met water gevulde nanospleet wordt afgevoerd door 40 MHz SAW met een toegepast vermogen van respectievelijk 1,31 W, 2,04 W en 2,82 W. De SAW verspreidt zich van boven naar beneden in de afbeeldingen. De interfaciale lijn tussen de gebonden en nanospleetgebieden is zichtbaar: let op de kleurverandering. Schaalbalk: 200 μm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: ZAAG-geïnduceerde luchtholtelengte met betrekking tot SAW toegepast vermogen. De ontvochtigende holtelengte is ongeveer lineair afhankelijk van het toegepaste vermogen. Het toegepaste vermogen moet een akoestische druk bieden die groter is dan de capillaire druk in de nanospleet, waardoor vloeistofdrainage ontstaat. De drempel toegepast macht waarbij drainage verschijnt is ongeveer 1 W in dit geval. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De hechting op kamertemperatuur is de sleutel tot het fabriceren van SAW-geïntegreerde nanospleetapparaten. Er moeten vijf aspecten in overweging worden genomen om een succesvolle binding en voldoende bindingssterkte te waarborgen.

Tijd en kracht voor plasmaoppervlakteactivering
Het verhogen van de plasmakracht zal helpen de oppervlakte-energie te verhogen en dus de hechtingssterkte te verhogen. Maar het nadeel van het verhogen van het vermogen tijdens plasma oppervlakte activering is de toename van oppervlakte ruwheid, die een negatieve invloed kan hebben op de nanoslit fabricage en vloeistof transport prestaties. Het is aangetoond dat het plasmaoppervlak activeringstijd niet zal helpen bij het verhogen van de oppervlakte-energie na een bepaalde tijd21. Zo moeten de plasmaactiveringstijd en -kracht worden gedefinieerd om de oppervlakte-energie te maximaliseren, maar niet ten koste van de verhoogde oppervlakteruwheid.

Chips schoonmaken voordat ze zich binden
Aangezien er slechts een nanoschaal hoogtekanaal na binding, een micro-grootte deeltje zal een enorme hindernis en veroorzaken binding mislukking. Piranha reiniging wordt gebruikt om alle organische puin op de chip oppervlakken te verwijderen. Na het reinigen wordt het sterk aanbevolen om een schone container te gebruiken om de chips te bedekken en besmetting te voorkomen.

Oriëntatie van de LN-chipparen voorafgaand aan het plakken
Als gevolg van de anisotropie van LN vereist het plakken van de bovenste en onderste LN-chip momenteel identieke materiaaloriëntatie. Als u dit niet doet, zal dit resterende stress en eventueel barsten veroorzaken tijdens de fabricage. Het zal ook leiden tot verschillende SAW kenmerken tussen de boven-en onderkant oppervlakken van de nanospleet als gevolg van anisotropie. Daarom is het sterk aanbevolen om twee LN-chips met identieke materiaaloriëntatie te plakken.

Uitlijning van de bovenste en onderste chips
We voeren visueel de handmatige uitlijning en binding uit. Invoering van fiduciaire markers en de juiste microscoop-aided gericht binding zou zeker verbeteren apparaat kwaliteit en rendement.

Ovenverwarming na initiering op kamertemperatuur
Verwarming bij hogere temperaturen zal helpen de band te versterken. Verwarming tot 300 °C voor ons LN-bindingsproces produceert ten minste 1 MPa-bindingssterkte, omdat deze intact blijft tegen vergelijkbare capillaire en akoestische druk in de nanospleet met SAW.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs zijn dankbaar voor de Universiteit van Californië en de NANO3 faciliteit op UC San Diego voor het verstrekken van fondsen en faciliteiten ter ondersteuning van dit werk. Dit werk werd gedeeltelijk uitgevoerd op de San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) van UCSD, een lid van de National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, die wordt ondersteund door de National Science Foundation (Grant ECCS-1542148). Het hier gepresenteerde werk werd royaal ondersteund door een onderzoekssubsidie van de W.M. Keck Foundation. De auteurs zijn ook dankbaar voor de steun van dit werk door het Office of Naval Research (via Grant 12368098).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Absorber Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA Dragon Skin 10 MEDIUM
Amplifier Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA ZHL–1–2W–S+
Camera Nikon, Minato, Tokyo, Japan D5300
Developer Futurrex, NJ, USA RD6
Diamond tip engraving pen Malco, Memphis, TN, USA Malco A50 USA Made Carbide Tipped Scribe
Dicing saw Disco, Tokyo, Japan Disco Automatic Dicing Saw 3220
Heating oven Carbolite, Hope Valley, UK HTCR 6/28 High Temperature Clean Room Oven - HTCR
Hole driller Dremel, Mount Prospect, Illinois Model #4000 4000 High Performance Variable Speed Rotary
Inverted microscope Amscope, Irvine, CA, USA IN480TC-FL-MF603
Lithium niobate substrate PMOptics, Burlington, MA, USA PWLN-431232 4" double-side polished 0.5 mm thick 128° Y-rotated cut lithium niobate
Mask aligner Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germany MLA150
Nano3 cleanroom facility UCSD, La Jolla, CA, USA Fabrication process is performed in it.
Negative photoresist Futurrex, NJ, USA NR9-1500PY
Oscilloscope Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA InfiniiVision 2000 X-Series
Plasma surface activation PVA TePla, Corona, CA, USA PS100 Tepla Asher
Polarizer sheet Edmund Optics, Barrington, NJ, USA #86-182
RIE etcher Oxford Instruments, Abingdon, UK Plasmalab 100
Signal generator NF Corporation, Yokohama, Japan WF1967 multifunction generator
Sputter deposition Denton Vacuum, NJ, USA Denton 18 Denton Discovery 18 Sputter System
Teflon wafer dipper ShapeMaster, Ogden, IL, USA SM4WD1 Wafer Dipper 4"

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Eijkel, J. C., Van Den Berg, A. Nanofluidics: what is it and what can we expect from it? Microfluidics and Nanofluidics. 1, (3), 249-267 (2005).
  2. Longhurst, M. J., Quirke, N. Temperature-driven pumping of fluid through single-walled carbon nanotubes. Nano Letters. 7, (11), 3324-3328 (2007).
  3. Wang, B., Král, P. Coulombic dragging of molecules on surfaces induced by separately flowing liquids. Journal of the American Chemical Society. 128, (50), 15984-15985 (2006).
  4. Insepov, Z., Wolf, D., Hassanein, A. Nanopumping using carbon nanotubes. Nano Letters. 6, (9), 1893-1895 (2006).
  5. Gong, X., et al. A charge-driven molecular water pump. Nature Nanotechnology. 2, (11), 709 (2007).
  6. Joseph, S., Aluru, N. R. Pumping of confined water in carbon nanotubes by rotation-translation coupling. Physical Review Letters. 101, (6), 064502 (2008).
  7. Rinne, K. F., Gekle, S., Bonthuis, D. J., Netz, R. R. Nanoscale pumping of water by AC electric fields. Nano Letters. 12, (4), 1780-1783 (2012).
  8. Eslamian, M., Saghir, M. Z. Novel thermophoretic particle separators: numerical analysis and simulation. Applied Thermal Engineering. 59, (1-2), 527-534 (2013).
  9. Miansari, M., Friend, J. R. Acoustic Nanofluidics via Room-Temperature Lithium Niobate Bonding: A Platform for Actuation and Manipulation of Nanoconfined Fluids and Particles. Advanced Functional Materials. 26, (43), 7861-7872 (2016).
  10. Minzioni, P., et al. Roadmap for optofluidics. Journal of Optics. 19, (9), 093003 (2017).
  11. Connacher, W., et al. Micro/nano acoustofluidics: materials, phenomena, design, devices, and applications. Lab on a Chip. 18, (14), 1952-1996 (2018).
  12. Ren, Z., et al. Etching characteristics of LiNbO3 in reactive ion etching and inductively coupled plasma. Journal of Applied Physics. 103, (3), 034109 (2008).
  13. Winnall, S., Winderbaum, S. Lithium niobate reactive ion etching. Defence Science and Technology Organization. Salisbury (Australia). No. DSTO-TN-0291 (2000).
  14. Hu, H., Ricken, R., Sohler, W. Etching of lithium niobate: micro-and nanometer structures for integrated optics. Topical Meeting Photorefractive Materials, Effects, and Devices-Control of Light and Matter, Bad Honnef. (2009).
  15. Jackel, J. L., Howard, R. E., Hu, E. L., Lyman, S. P. Reactive ion etching of LiNbO3. Applied Physics Letters. 38, (11), 907-909 (1981).
  16. Smith, S. E. Investigation of nanoscale etching and poling of lithium niobate. Montana State University-Bozeman, College of Engineering. Doctoral dissertation (2014).
  17. Tomita, Y., Sugimoto, M., Eda, K. Direct bonding of LiNbO3 single crystals for optical waveguides. Applied Physics Letters. 66, (12), 1484-1485 (1995).
  18. Howlader, M. M. R., Suga, T., Kim, M. J. Room temperature bonding of silicon and lithium niobate. Applied Physics Letters. 89, (3), 031914 (2006).
  19. Chang, C. M., et al. A parametric study of ICP-RIE etching on a lithium niobate substrate. 10th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems. 485-486 (2015).
  20. Queste, S., et al. Deep reactive ion etching of quartz, lithium niobate and lead titanate. JNTE (Journées Nationales sur les Technologies) Proceedings. (2008).
  21. Xu, J., Wang, C., Tian, Y., Wu, B., Wang, S., Zhang, H. Glass-on-LiNbO3 heterostructure formed via a two-step plasma activated low-temperature direct bonding method. Applied Surface Science. 459, 621-629 (2018).
  22. Tulli, D., Janner, D., Pruneri, V. Room temperature direct bonding of LiNbO3 crystal layers and its application to high-voltage optical sensing. Journal of Micromechanics and Microengineering. 21, (8), 085025 (2011).
  23. Sridhar, M., Maurya, D. K., Friend, J. R., Yeo, L. Y. Focused ion beam milling of microchannels in lithium niobate. Biomicrofluidics. 6, (012819), (2012).
  24. Shilton, R. J., Yeo, L. Y., Friend, J. R. Drilling inlet and outlet ports in brittle substrates. Chips and Tips. Available from: http://blogs.rsc.org/chipsandtips/2011/10/10/drilling-inlet-and-outlet-ports-in-brittle-ubstrates/?doing_wp_cron=1563672390.4860339164733886718750 (2011).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics