Thanks to Michael Knutson, Paul Hamric, Greg Scott, and Chris Landes for helpful discussions and assistance related to the custom inert atmosphere sample holder and assistance in the University of Utah student machine shop. P.C. acknowledges the NSF GRFP under Grant No. 0750758. P.C. acknowledges the University of Utah Nanotechnology Training Fellowship. R.M. acknowledges a NSF CAREER Award No. 1054899 and funding from the USTAR Initiative.

NOTA: realizar todos los pasos siguientes en virtud clase de sala limpia 100 condiciones o mejor. 1. Preparación de muestras <ol><li> Limpie una oblea de silicio de 2 &quot;de diámetro con Buffered Óxido Etch solución (BOE) (6 piezas de 40% de NH 4 F y 1 parte de 49% IC) durante 2 minutos (Precaución: Los productos químicos peligrosos). Elija esta vez grabado para eliminar cualquier orgánicos o contaminantes en la superficie. Enjuague con agua desionizada (DI) durante aproximadamente 5 minutos. Oblea seco con N2 seco. NOTA: Nunca trabaje solo cuando se utiliza HF. Siempre usa protección para los ojos con una careta y equipo de protección personal (EPP) en caso de derrames. Pon directrices para el uso y manejo de los residuos de alta frecuencia en el laboratorio donde se realiza el grabado. NOTA: Los pasos 1.2 a 1.7 son de un solo bloqueo electroquímica. Si se realiza a través de la disolución de bloqueo continúe con el Paso 2. </li><li> Para fijar el electrodo de trabajo, pulverización catódica 100 nm de platino (Pt) sobre el limpio 2 &quot;silícico diámetroen la oblea. </li><li> Antes de grabar la película delgada de platino, limpiar la cámara RIE de cualquier impureza o fotoprotector sobrante de Etches secas anteriores. </li><li> Evacuar la cámara hasta una presión base de 1 × 10 -5 Torr se logra. Asegúrese de que la potencia de RF está ajustado a 200 W y los caudales para el oxígeno y argón se establece en 50 sccm y 10 sccm respectivamente. Encender el plasma de Ar / O2 y una duración de al menos 1 hora. </li><li> Apagar el plasma de Ar / O 2 y permita que la cámara de ventilación de aproximadamente 10 min. </li><li> Para grabar la superficie de la película delgada de platino, cargar la muestra en la cámara de RIE y bombear la cámara hasta una presión base de 1 × 10 -5 Torr. Esta vez ajustado el caudal de argón a 0 sccm. Encender el plasma de O 2 y dejar que este proceso funcione durante 30 min. </li><li> Apague el plasma de O 2 y dejar que la cámara de ventilación durante 10 minutos. </li></ol> 2. La evaporación térmica de Photochromic Molécula Usando encargo LEvaporador Temperatura ujo (LTE) <ol><li> Rellene AlO barco 2 con 30 mg de BTE y cargar en fuente LTE personalizado (Figura 6). </li><li> Cargar oblea de silicio en la muestra de montaje. </li><li> Orificios de la cámara de sello y cámara de la bomba hacia abajo a una presión base de 1 x 10 -6 Torr. </li><li> Evaporar el BTE a una temperatura de consigna de 100 ° C, con un espesor de película de 30 nm. </li><li> Inmediatamente después de la evaporación, inundación iluminar la muestra a 5 min de la UV para transformar el material BTE a la forma cerrada, 1c. </li><li> Con el fin de definir el tamaño de la muestra, escindir un pequeño trozo de la oblea utilizando un escriba diamante rayar una línea desde el borde de la superficie de silicio. Coge la oblea en ambos lados de la línea cero y doblar la oblea hacia abajo hasta que se rompe a lo largo del plano cristalino. </li><li> Realizar mediciones perfilómetro para validar BTE espesor de película delgada. Para ello, rasque la muestra usando una multa pinzas de punta. Mida la altura del escalón from este cero, que es la diferencia de altura entre la derecha y la posición del cursor izquierda. NOTA: Las imprecisiones en espesor de la película dará lugar a discrepancias en dosis de exposición. </li><li> Tienda muestra restante en N 2 guantera llena. </li></ol> 3. Las exposiciones NOTA: Realice todas las exposiciones en condiciones de atmósfera inerte para evitar la degradación de la muestra. <ol><li> Escindir la muestra siguiendo el mismo procedimiento que el descrito en el paso 2.6. </li><li> Cargue la muestra en el soporte de la atmósfera muestra inerte. </li><li> Montar soporte de muestra inerte en el escenario. Muestra de purga con N2. </li><li> Exponer la muestra al tiempo de exposición deseado usando un interferómetro, como la que se muestra en la Figura 8. </li></ol> 4. Oxidación electroquímica utilizando tres Cell Electrodo NOTA: Realice la electroquímica en condiciones de atmósfera inerte para evitar la degradación de la muestra. <ol><li> Abrazadera de un vial de vidrio limpio en la parte superior de la placa caliente. Coloque una barra agitadora limpia en el vial. Encienda el agitador. </li><li> Limpiar un nuevo clip de cobre con metanol. Limpiar el contraelectrodo de platino con metanol. </li><li> El uso de un clip de cobre limpio, clip de la muestra a través de uno de los agujeros en el tapón del vial de teflón. Asegúrese de engancharse a sólo el platino expuesto. </li><li> Coloque la tapa del frasco de teflón sobre el vial. Sujete el cable rojo en el contra-electrodo de platino y el cable negro en el clip de cobre que contiene la muestra. </li><li> Usando una jeringa limpia, llenar el vial con agua desionizada filtrada (DI) agua a través del segundo agujero en el tapón del vial de teflón. Rellene tan alto sin sumergir cualquier parte del platino desnudo en la muestra. </li><li> Burbujear nitrógeno a través del agua durante 3-5 min. Apague el nitrógeno. </li><li> Coloque el electrodo de referencia en el segundo agujero en el tapón del vial de teflón. Sujete el cable blanco sobre el electrodo de referencia. Asegúrese de que ninguno de los platino desnudo on la muestra se sumerge. </li><li> El uso de un voltammograph, ajustar la tensión de oxidación a 0,5 V / seg. </li><li> Una vez transcurrido el tiempo de oxidación deseada, desconecte la alimentación a la voltammograph apagado. </li><li> Retire los clips rojo, negro, y blanco del mostrador electrodo de platino, un clip de cobre, y el electrodo de referencia. </li><li> Exponer la muestra a los rayos UV durante 5 min. </li></ol> 5. Desarrollo de la muestra - Electroquímica de bloqueo NOTA: Realice el desarrollo en condiciones de atmósfera inerte para evitar la degradación de la muestra. <ol><li> Desarrollar la muestra filtrada en 5 (% en peso) de isopropanol, 95 (% en peso) de etilenglicol para la cantidad de tiempo deseado. Nota: Típicamente 50 muestras nm se desarrollan durante 30-60 segundos mientras se desarrollan 80 muestras nm para 60 a 180 seg. </li><li> Muestra seca con N2 seco. </li><li> Inmediatamente exponer la muestra a 5 min de la UV. </li></ol> 6. Muestra el Desarrollo - Disolución de bloqueo </em&gt; NOTA: Realice el desarrollo en condiciones de atmósfera inerte para evitar la degradación de la muestra. <ol><li> Usando 100 ml de etilenglicol en un vaso de precipitados de vidrio limpio, desarrollar la muestra expuesta durante el tiempo de desarrollo deseado. </li><li> Muestra seca con N2 seco. Inmediatamente exponer la muestra a 5 min de la UV. </li></ol> 7. Múltiples exposiciones <ol><li> Si la realización de exposiciones múltiples repita los pasos 3-6 con una traducción de la muestra en relación con la óptica. </li></ol>

<ol>
	<li>Brimhall, N., Andrew, T. L., Manthena, R. V., Menon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breaking+the+far-field+diffraction+limit+in+optical+nanopatterning+via+repeated+photochemical+and+electrochemical+transitions+in+photochromic+molecules.">Breaking the far-field diffraction limit in optical nanopatterning via repeated photochemical and electrochemical transitions in photochromic molecules.</a> Physical Review Letters. 107 (20), 205501 (2011).</li><li>Cantu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subwavelength+nanopatterning+of+photochromic+diaryethene+films.">Subwavelength nanopatterning of photochromic diaryethene films.</a> Applied Physics Letters. 100 (18), 183103 (2012).</li><li>Cantu, P., Andrew, T. L., Menon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopatterning+of+diarylethene+films+via+selective+dissolution+of+one+photoisomer.">Nanopatterning of diarylethene films via selective dissolution of one photoisomer.</a> Applied Physics Letters. 103 (17), 173112 (2013).</li><li>Abbe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beitr&#228;ge+zur+Theorie+des+Mikroskops+und+der+mikroskopischen+Wahrnehmung.">Beitr&#228;ge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung.</a> Archiv f&#252;r mikroskopische Anatomie. 9 (1), 413-418 (1873).</li><li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achieving+&#955;/20+resolution+by+one-color+initiation+and+deactivation+of+polymerization.">Achieving &#955;/20 resolution by one-color initiation and deactivation of polymerization.</a> Science. 324 (5929), 910-913 (2009).</li><li>Fischer, J., von Freymann, G., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+materials+challenge+in+diffraction-unlimited+direct-laser-writing+optical+lithography.">The materials challenge in diffraction-unlimited direct-laser-writing optical lithography.</a> Advanced Materials. 22 (32), 3578-3582 (2010).</li><li>Mirkin, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beam+pen+lithography.">Beam pen lithography.</a> Nature Nanotechnology. 5, 637-640 (2010).</li><li>Xie, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulating+spatial+light+fields+for+micro-+and+nano-photonics.">Manipulating spatial light fields for micro- and nano-photonics.</a> Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 44, 1109-1126 (2012).</li><li>Leroy, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+metal-insulator+transition+in+vanadium+dioxide+films+induced+by+an+electrical+pulsed+voltage+over+nano-gap+electrodes.">High-speed metal-insulator transition in vanadium dioxide films induced by an electrical pulsed voltage over nano-gap electrodes.</a> Applied Physics Letters. 100 (21), 213507 (2012).</li><li>Carr, D., Sekaric, L., Craighead, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+nanomechanical+resonant+structures+in+single-crystal+silicon.">Measurement of nanomechanical resonant structures in single-crystal silicon.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 16 (6), 3821-3824 (1998).</li><li>Wilhelmi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+nanostructured+materials+with+a+focused+ion+beam.">Rapid prototyping of nanostructured materials with a focused ion beam.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 47 (6), 2010-5014 (2008).</li><li>Hell, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-field+optical+nanoscopy.">Far-field optical nanoscopy.</a> Science. 316 (5828), 1153-1158 (2007).</li><li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprint+lithography.">Nanoimprint lithography.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 14, 4129 (1996).</li><li>Guillemette, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+topography+induces+3D+self-orientation+of+cells+and+extracellular+matrix+resulting+in+improved+tissue+function.">Surface topography induces 3D self-orientation of cells and extracellular matrix resulting in improved tissue function.</a> Integrative Biology. 1 (2), 196-204 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

The fabrication, experimental setup and related operational procedures of Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) have been described. By exploiting the linear switching properties of thermally stable photochromic molecules, POST offers new perspectives on circumventing the far-field diffraction limit.1-2,4
Previously long-term storage requirement of the samples was solved by storing the samples under N2, directly after the initial evaporation.2 How...

Litografía óptica es de importancia clave en la fabricación de estructuras a nanoescala y dispositivos. El aumento de los avances en las técnicas de litografía novela tiene la posibilidad de habilitar nuevas generaciones de dispositivos novedosos. 8-11 En este artículo, se presenta una revisión de una clase de técnicas litográficas ópticos que logran profundo resolución sub-banda de frecuencia con nuevas moléculas photoswitchable. Este enfoque se denomina Patterning vía óptica saturable Transitions (POST). 1-3 POST es una técnica novedosa nanofabricación que combina de forma única las ideas de la saturación de las transiciones ópticas de moléculas fotocrómicas, específicamente (1,2-bis (5,5&#39;-dimetil-2,2&#39;-bithiophen-il)) perfluorocyclopent-1-eno. Coloquialmente, este compuesto se conoce como BTE, la Figura 1, tales como los utilizados en la emisión-agotamiento (STED) microscopía estimulada 12, con litografía de interferencia, que hace que sea una herramienta poderosa para large-área nanoestampación paralelo de características de sublongitud de onda profundos sobre una variedad de superficies con extensión potencial de 2 y 3 dimensiones. La capa fotocrómico es originalmente en un estado homogéneo. Cuando esta capa se expone a una iluminación uniforme de λ 1, se convierte en el segundo estado isomérico (1c), la Figura 2. A continuación, la muestra se expone a un nodo centrado en λ 2, que convierte la muestra en el primer estado isomérico ( 1o) en todas partes excepto en las inmediaciones del nodo. Mediante el control de la dosis de exposición, el tamaño de la región no convertida se puede hacer arbitrariamente pequeña. Una etapa de fijación posterior de uno de los isómeros se puede convertir selectiva e irreversible (bloqueado) en un estado 3 rd (en negro) para bloquear el patrón. A continuación, la capa se expone de manera uniforme a λ 1, que convierte todo excepto la región bloqueada de nuevo a su estado original. Lasecuencia de pasos se puede repetir con un desplazamiento de la muestra relativa a la óptica, resultando en dos regiones bloqueadas cuya distancia es menor que el límite de difracción de campo lejano. Por lo tanto, cualquier geometría arbitraria puede ser modelada de una manera &quot;de matriz de puntos&quot;. 1-3

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="778">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:205px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:239px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:205px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">P/7500/15</td>
			<td style="width:239px;">CAUTION: flammable, use good 
			ventilation and avoid all ignition 
			sources.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buffered Oxide Etch</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Methanol</td>
			<td style="width:205px;">Ricca Chemical</td>
			<td style="width:119px;">48-293-2&#160;</td>
			<td style="width:239px;">CAUTION: flammable, use good 
			ventilation and avoid all ignition 
			sources.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethylene Glycol</td>
			<td style="width:205px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">324558</td>
			<td>CAUTION: Harmful if swallowed</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silicon wafer</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Diamond Scribe</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass Beakers</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tweezers</td>
			<td style="width:205px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:119px;">5226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Reactive Ion Etching System</td>
			<td style="width:205px;">Oxford</td>
			<td style="width:119px;">Plasma Lab 80 Plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Inert Atmosphere Sample Holder</td>
			<td style="width:205px;">Proprietary In-house Designed</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polarizing beamsplitter cube</td>
			<td style="width:205px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PBS052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HeNe Laser</td>
			<td style="width:205px;">Melles Griot</td>
			<td style="width:119px;">25-LHP-171</td>
			<td>CAUTION: Wear safety glasses</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Half-wave plates</td>
			<td style="width:205px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">WPH05M-633</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Thermal Evaporator</td>
			<td style="width:205px;">Proprietary In-house Designed</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TMV Super</td>
			<td style="width:205px;">TM Vacuum Products</td>
			<td style="width:119px;">TMV Super</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Voltammograph</td>
			<td style="width:205px;">Bioanalytical Systems</td>
			<td style="width:119px;">CV-37</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Shortwave UV lamp 365nm</td>
			<td style="width:205px;">UVP Analytik Jena Company</td>
			<td style="width:119px;">UVGL-25</td>
			<td>CAUTION: Wear UV safety glasses</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

patterning via optical saturable transitions - fabrication and characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

Muestras fabricadas: Diferentes tiempos de oxidación se caracterizaron como se ilustra mediante las micrografías de fuerza atómica en la Figura 3 a una tensión de oxidación de 0,85 V determinado a partir de voltametría cíclica. Las películas de 50 nm de espesor fueron expuestas a una onda estacionaria en λ = 647 nm del período de 400 nm durante 60 segundos a una densidad de potencia de 0,95 mW / cm2. A medida que el tiempo de oxidación ...

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Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Patrones través ópticos saturable Transiciones - Fabricación y Caracterización

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

patterning-via-optical-saturable-transitions-fabrication

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6.7K vistas.  The University of Utah. We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.