이 작품은 DARPA (N66001-08-C-2040)에서 계약에 의해 텍사스의 국가의 신흥 기술 기금에서 교부금에 의해 지원되었다. 저자는 자신의 선택적 원자 층 증착에 관한 기여뿐만 아니라 전 현장 샘플 처리를위한 월러스 마틴과 고든 폴락 위해 지영 김, 그렉 Mordi, 안젤라 Azcatl, 톰 Scharf의를 인정하고 싶습니다.

1. 현지 외 샘플 준비 <ol><li> 칩을 준비 <ol><li> 시 (100) 웨이퍼 마커를 식별 넣어 적절한 에칭 마스크를 디자인합니다. 표준 광학 리소그래피와 RIE를 사용하여, STM 샘플 촬영 될로부터 웨이퍼로 기점 마크로서 라인 격자 에칭. 선은 10 μm의 넓은 1 μm의 깊이, 500 μm의 피치에 있어야합니다. 에칭 후, 스트립은 샘플에서 포토 레지스트를 나머지. 주 : 기준 마크는 원위치 샘플에뿐만 아니라 AFM과 SEM에서와 같이 계측 중에 팁 위치 식별 할 수 있어야합니다. </li><li> 아래 표준 압정 블루 다이 싱 테이프, 점착면을 적용하여 웨이퍼 표면을 보호합니다. </li><li> 다이아몬드를 사용하여 칩으로 주사위 세라믹 웨이퍼 다이 싱은 HDL을 수행하는 데 사용되는 특정 UHV-STM 공구에 적합한 크기로 튕겨 보았다. 여기서, 샘플을 8.1 mm X 8.1 mm 사각형이었다. </li></ol></li><li> 다이 싱 후, 부드럽게하여 UHV-STM 패터닝 도구에 삽입 칩을 준비아래 제 2 UHV 준비 후 불리한 표면 재구성을 유도 할 것이다 어떤 니켈 함유 도구로 칩을 건드리지 않도록주의하면서, 다이 싱 테이프를 벗겨. <ol><li> 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 핀셋 샘플의 측면을 파지하면서, 각각 아세톤, 이소 프로필 알코올, 메탄올, 탈 이온수의 스트림으로 10 초마다 표면을 세정하여 클린 칩. 마지막으로, 고순도 N 2, Ar은 ​​여전히 테플론 핀셋으로 그립 건조. </li><li> 특정 UHV-STM 도구에 적절한 방법을 사용하여 STM 샘플 홀더에 장착 시료 칩은 HDL을 위해 사용된다. <ol><li> 니켈 함유 시료 홀더에 장착하면, 탄탈 포일 배리어 스트립 (appx. 샘플 높이로 4mm) 티타늄 가위를 사용하여 잘라. 각각 고순도 아세톤, 이소 프로필 알콜, 메탄올 및 DI 물에 5 분마다 초음파 처리 호 스트립. 부분적으로 알루미늄 호일과 주사와 비커을 포함하여 고순도 N2 가스와 드라이오프닝에 N 2 노즐을 보내고. 모든 액체가 증발 할 때까지 가스 흐름. 니켈 무료 핀셋을 사용하여, 폼 포일은 약 1 샘플 홀더로부터 시료 리면을 분리 샘플 홀더 클램프 샘플 끝. </li></ol></li><li> 탄소 오염을 제거하기 위해 산소 플라즈마로 플라즈마 깨끗한 샘플과 샘플 홀더를 장착 후. 28 </li></ol></li></ol> 2. UHV 샘플 준비 <ol><li> 초고압 처리 및 HDL은 일반적으로 (아래 단계 2.5.1.1 제외) 1.3 × 10-9 밀리바 이하로 유지 할 수 있도록로드 록 또는 다른 바람직한 UHV-안전한 방법을 통해 UHV 시스템에 샘플을 소개합니다. </li><li> 고온계와 온도를 모니터링 드가 O / 650 ° C에서 N,. 챔버 압력이 배경의 25 % 내에 있는지 확인합니다. 여기에 설명 된 경우에, 전형적인 배경 압력은 4.5 × 10 -10 mbar에서 약이다. </li><li> 5 분 동안 1500 ℃에서 필라멘트 크래킹 드가 텅스텐 수소.가능하면 티타늄 승화 펌프를 활성화합니다. </li><li> 샘플 &quot;플래시&quot;사이클을 수행합니다. <ol><li> 20 초 동안 1250 ℃까지 가열, 고온계와 T를 모니터링하고 10 ° C / sec의 가열 구배를 사용하여 플래시 샘플. 7 × 10 -9 mbar에서의 최대 압력을 초과하지 마십시오. 5 초 미만에 가열 전류를 제거함으로써 차가운. </li><li> 5 분 동안 350 ℃에서 나머지 샘플. 압력이 기준에 복구 할 수 있습니다. 배를 반복합니다. </li></ol></li><li> 샘플 패시베이션을 수행합니다. <ol><li> 온도를 모니터링하는 고온계를 이용하여 350 ° C로 설정 시료 온도. 누출 밸브를 사용하여 준비 실에 1.3 × 10-6 mbar의 초순수 (H) (2)를 소개합니다. <ol><li> 더 H 2를 정화하기 위해 매우 시스템의 누출 밸브 근처의 H 2 줄에 냉각 트랩을 넣습니다. </li><li> 가능하다면, 고속 터보 펌프 대신에 이온 펌프와 펌프 시스템. 이온 펌프가되는 박람회에서 샘플을 오염시키지 않도록이다높은 압력을 및 배출 오염 물질에 나오지. 펌프는 (350 ° C) 대부분의 수소가 제거 된 후 다시 정상 상태로 넣고 샘플은 여전히​​ 따뜻한된다. </li></ol></li><li> 12 분 동안 1,400 ° C의 온도로 필라멘트를 균열 텅스텐 수소를 켜고 다음 필라멘트와 H 2 가스 흐름을 끕니다. 실온으로 냉각 샘플. </li></ol></li></ol> 3. 주사 터널링 현미경 리소그래피 <ol><li> STM에 샘플을 전송하고, 터널링 범위로 샘플 및 STM 팁을 가져온다. 20 μm의 스폿 크기보다 더 나은 분해능과 카메라를 사용하여, 팁 - 샘플 접합의 고해상 광학 상을 받아. 뒤틀림을 방지하고 기준 마크의 왜곡되지 않은 재생을 나타내도록 광학 이미지 크기를 조정합니다. </li><li> 시스템 열 불안정성을 줄이기 위해 어떤 조명을 제거합니다. 표면 품질을 결정합니다. <ol><li> 마비를 식별, -2.25 V 200 PA를 샘플 바이어스와 기존의 STM 기술을 사용하여표면에 결함 어. </li><li> 표면 결함이 허용 가능한 수준 이하로하는 경우, 다음 단계로 이동한다. 최대 허용 결함 수준은 다음과 같습니다 : 1 %의 매달려 채권; 3 %의 Si 공극; 1 %의 오염 물질. </li></ol></li><li> HDL 설계 패턴은 실험적 패턴 및 큰 (1 ㎛ X 1 ㎛) SERP 식별 패턴을 모두 포함하여 생산된다. SERP 패턴은 15 ~ 20 nm의 피치를 이용하여, AFM 고속 스캔 축에 수직 인 것으로 긴 벡터 축 그려 져야. 기본적인 형상으로 골절 전체 패턴은 HDL 조건을 적용 할 때 팁 다음 경로를 정의한다. (24) </li><li> 이전 단계로부터의 벡터의 출력을 사용하여, HDL은 7-9​​ V의 샘플 바이어스, 1 NA가 전류로 큰 영역에 대한 FE 모드 리소그래피를 이용하여 수행하고, 원자 정밀 에지를 필요로 작은 영역 또는 이들 영역에 대한 0.2 엠씨 / cm 및 AP 모드 리소그래피 . (24) <ol><li> PE에 의해 최적의 AP 모드 리소그래피 조건을 결정2에서 4 nA의에 이르기까지 3.5에서 4.5 V 범위의 샘플 바이어스 조건, 현재의 다양한 HDL을 rforming, 라인 2에서 4 MC / CM에 이르기까지 복용량. 좁은 완전히 depassivated 라인을 생산 조건을 선택합니다. </li></ol></li><li> -2.25 V 샘플 바이어스 0.2 nA의 터널링 전류에서 이미지가 원하는 HDL 패턴 분야에 STM 계측을 수행합니다. <ol><li> [선택] 오류 보정을 수행합니다. STM 계측 한 후, 단계 3.5에서 원하는 패턴으로 STM 이미지에 depassivati​​on 패턴을 비교합니다. 어떤 부분이 부족 매달려 결합 형성을 표시하는 경우, 그 지역에서 리소그래피주기를 반복합니다. </li></ol></li><li> STM HDL을 완료 한 후, 샘플에서 팁을 분리하고 잠금을로드 샘플을 이동합니다. </li><li> 환기 및 샘플을 제거합니다. 고순도 N 2 벤트 동안, 클린 사파이어으로 불활성, 평면 기판으로 연락하여 샘플을 보호합니다. (29) 표면 보호 한 후, 어떤 펌프에 가까운 밸브는 QUIC로 가스를 배출 소개가능한 kly. 시스템에서 샘플을 제거합니다. </li></ol> 4. 샘플 전송 <ol><li> 로드 록에서 샘플을 제거합니다. 가능하면 호일 장벽 조각을 제거를 포함하여, 샘플 홀더에서 샘플을 놓습니다. PTFE (또는 티) 핀셋을 사용하여,보다 10 분을 대기에 노출을 유지하기 위해 시도, 보호 샘플의 앞면을 유지, 수송에 샘플을 이동합니다. </li><li> 샘플을 통해 덮개를 설치하고 느슨하게 가압 샘플 수송을 조립한다. 1 분 고순도 아르곤을 세척 할 것. 어느 시점에 시스템을 대피하지 마십시오, 또는 표면 손상이 발생할 수 있습니다. (29) 마지막으로, 아르곤의 작은 양의 압력 (~ 50 ~ 100 밀리바)와 밀봉 샘플 수송이되도록 샘플까지 안정 유지 한 달에. </li></ol> 5. 원자 층 증착 <ol><li> ALD는 적절한 증착 온도 (100 ℃)에서 확인하십시오. 대기압이 달성 될 때까지 천천히 ALD 챔버에서 아르곤 압력을 증가. </li><li> 열기 ALD 챔버. </li><li> 오픈 샘플 컨베이어와 신속 에지에 샘플을 파지 PTFE의 핀셋을 사용하여 ALD 챔버로 전송 한 후 탈기를 &lt;2 × 10-1 mbar에서 1 시간의 압력에서 ALD 챔버를 닫고 아르곤의 유동을 이용하여 퍼지 샘플. 무정형 티타니아 2.8 nm의 성장이 80 ALD 사이클을 반복 수행하는 과정을 설정한다. <ol><li> 사염화 티탄 (TiCl4와) 및 물과 함께, 100-150 ° C의 샘플 온도에서 변성 상용 ALD 시스템을 사용하여 (H 2 O) 전구체의 펄스 시간과, 0.3 mbar에서 0.8 밀리바의 압력에서 반응물과 증착을 수행로서 0.1 초 각각 0.05 초,. (27) </li><li> 각각의 기체 펄스 후, 반응물에 의한 physisorbed 최소 배경 증착을 보장하기 위해 0.2 mbar에서 60 초 동안 아르곤으로 퍼지 반응기. 이 작품에서 마스크를 들어, 80 ALD주기는 100 ° C에서 비결정질 산화 티타늄의 약 2.8 nm의 성장하는 데 사용됩니다. </li></ol&gt; </li><li> 천천히 Ar 가스와 열기와 ALD 챔버를 배출. 반복 4.1 및 샘플 전송을 위해 4.2 단계를 반복합니다. </li></ol> 6. 원자 힘 현미경 (AFM) <ol><li> 제조 업체의 프로토콜에 따라 AFM의 적절한 교정을해야합니다. 열기 샘플 수송은 조심스럽게 핀셋을 사용하여 샘​​플을 제거합니다. </li><li> 전송기로부터 분리 한 후, 가능한 한 안전하게 이러한 클램핑 시스템과 같은 기계적 장착 방법을 사용하여 AFM으로 샘플을 설치한다. 샘플 상 AFM 카메라 초점 단계 3.2 광학 계측에 기초하여 패턴 AFM 팁을 정렬하는 샘플 표면에서 기점 마크를 찾아. </li><li> AFM 설정 높이 및 위상 정보를 모두 표시하고 μm의 20 ~ 40 넓게 스캔 크기를 설정합니다 있는지 확인하십시오. 샘플 위에 AFM 팁을 잠급니다. </li><li> 로케이터 패턴 영역이 식별 될 때까지 가장 높은 해상도의 높이 및 위상 정보를 사용하여 검사한다. 패턴 재로 확대기온이 화상이 소망하는 영역을 찾아. </li><li> 적절한 이미지 품질 및 해상도 (일반적으로 가능한 가장 높은)을 사용하여, 원하는 지역의 이미지를 촬영. 원하는 모든 영역을 스캔 한 후, 샘플에서 팁을 분리합니다. 샘플을 언로드합니다. 반복 4.1 및 샘플 전송을 위해 4.2 단계를 반복합니다. </li></ol> 7. 반응성 이온 에칭 <ol><li> -110 ° C의 용량 성 결합 RIE 반응기를 진정, 다음의 소개 실에 샘플을로드하고 7.5 × 10 -6 밀리바에 펌프 다운. <ol><li> 3 분 동안 온도를 안정시킨다. 그런 다음 40 SCCM에서 8 SCCM (분당 표준 입방 센티미터), 아칸소 O 2의 유량과의 가스를 켜고 20 SCCM에서 SF 6. </li><li> 150 W의 RF 방전을 이용하여 플라즈마 스트라이크 후 8 SCCM 52 SCCM에서 SF 6와 O 2를 사용하여 1 분 동안 에칭 가스 유동을 수정. Si을 이들 가스의 상호 작용이 약 20 ㎚ / 분의 속도로 에칭된다. (30) </sup&gt; </li><li> 7.5 × 10 -6 mbar의 진공 펌프. RIE 시스템 벤트. 반복 4.1 및 샘플 전송을 위해 4.2 단계를 반복합니다. </li></ol></li></ol> 8. 주사 전자 현미경 (SEM) <ol><li> SEM 샘플 장착 및 시스템에 대한 시료의 도입. <ol><li> 비 접착 샘플 샘플 장착을 용이하게하기 편리한 위치에 장착 놓습니다. </li><li> 열기 샘플 수송은 부드럽게 가장자리 샘플을 잡고 안전하게 SEM 마운트에 설치 한 후 현미경으로 샘플 어셈블리를 소개 핀셋을 사용하여 샘​​플을 제거합니다. </li><li> 환기 및 오픈 SEM 챔버. 안전하게 현미경 샘플 단계로 샘플 어셈블리를 설치합니다. SEM 챔버를 펌프. </li></ol></li><li> 기준점을 찾습니다. <ol><li> 가장 낮은 값으로 배율을 가져와. 좋은 해상도를 줄 것 가속 전압 및 빔 전류 설정을 선택합니다. 가장 낮은 허용되는 설정으로 시작합니다. 필요에 따라 최대 이동합니다. </li><li> 전자 빔을 켭니다. 일반 영역을 가져와권장 작동 거리 및 높이 eucentric 관심. </li><li> 찾아 1.1 절에 설명 된 기준점에 초점을 맞 춥니 다. 필요에 따라 거리를 작업을 조정합니다. 초점, 밝기와 대비를 최적화합니다. </li></ol></li><li> 패턴을 찾아 이미지. <ol><li> 기준점에 상대, 패턴에 탄소 침착을 최소화 근처 중요하지 않은 기능을 사용하여 초점을 최적화하기 위해 3.2 절과 6 절의 AFM 계측의 광학 계측에 따라 패턴을 찾습니다. 최적화되면, 패턴으로 이동 평면도 이미지와 측정을 수집. </li><li> 필요한 경우, 3D 영상 및 패턴 높이 측정을위한 샘플을 기울일. 필요에 따라 다른 패턴의 경우, 8.3에서 반복합니다. </li></ol></li><li> 현미경 제조 업체에 의해 규정, SEM 시스템 폐쇄 루틴 및 마운트 해제 샘플 / S를 수행합니다. 다시 수송에 샘플을 고정합니다. </li><li> 반복 4.3 및 샘플 수송 및 저장을위한 4.4 단계를 반복합니다. 이 시점에서, 샘플을 견고 수시간의 무기한 저장. 필요한 경우 수행 후 영상 분석. </li></ol>

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B., 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=Atomic+precision+patterning+on+Si:+An+opportunity+for+a+digitized+process.">Atomic precision patterning on Si: An opportunity for a digitized process.</a> Microelec. Eng. 87 (5-8), 955-958 (2010).</li><li>Perrine, K. A., Teplyakov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactivity+of+selectively+terminated+single+crystal+silicon+surfaces.">Reactivity of selectively terminated single crystal silicon surfaces.</a> Chem. Soc. Rev. 39 (8), 3256-3274 (2010).</li><li>McDonnell, S., Longo, R. C., 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=Controlling+the+Atomic+Layer+Deposition+of+Titanium+Dioxide+on+Silicon:+Dependence+on+Surface+Termination.">Controlling the Atomic Layer Deposition of Titanium Dioxide on Silicon: Dependence on Surface Termination.</a> The J. Phys. Chem. C. 117 (39), 20250-20259 (2013).</li><li>Kane, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+cleaning+of+metal+surfaces.">Plasma cleaning of metal surfaces.</a> J. Vac. Sci. Tech. 11 (3), 567 (1974).</li><li>Hersam, M. C., Guisinger, N. P., Lyding, J. W., Thompson, D. S., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-level+study+of+the+robustness+of+the+Si(100)-2&#215;1:H+surface+following+exposure+to+ambient+conditions.">Atomic-level study of the robustness of the Si(100)-2&#215;1:H surface following exposure to ambient conditions.</a> App. Phys. Lett. 78 (7), 886-888 (2001).</li><li>Agostino, R., Flamm, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+etching+of+Si+and+SiO2+in+SF6&#8211;O2+mixtures.">Plasma etching of Si and SiO2 in SF6&#8211;O2 mixtures.</a> J. App. Phys. 52 (1), 162 (1981).</li><li>Longo, R. C., McDonnell, S., 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=Selectivity+of+metal+oxide+atomic+layer+deposition+on+hydrogen+terminated+and+oxidized+Si(001)-(2&#215;1)+surface.">Selectivity of metal oxide atomic layer deposition on hydrogen terminated and oxidized Si(001)-(2&#215;1) surface.</a> J. Vac. Sci Tech. B. 32 (3), 03D112 (2014).</li><li>Ruess, F. J., Oberbeck, 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=The+use+of+etched+registration+markers+to+make+four-terminal+electrical+contacts+to+STM-patterned+nanostructures.">The use of etched registration markers to make four-terminal electrical contacts to STM-patterned nanostructures.</a> Nanotechnology. 16 (10), 2446-2449 (2005).</li><li>Ruess, F. J., Pok, W., 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=Realization+of+Atomically+Controlled+Dopant+Devices+in+Silicon.">Realization of Atomically Controlled Dopant Devices in Silicon.</a> Small. 3 (4), 563-567 (2007).</li><li>Li, K., Namboodiri, 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=Controlled+formation+of+atomic+step+morphology+on+micropatterned+Si+(100).">Controlled formation of atomic step morphology on micropatterned Si (100).</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 29 (4), 041806 (2011).</li><li>Ballard, J. B., Owen, J. H. G., 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=Pattern+transfer+of+hydrogen+depassivation+lithography+patterns+into+silicon+with+atomically+traceable+placement+and+size+control.">Pattern transfer of hydrogen depassivation lithography patterns into silicon with atomically traceable placement and size control.</a> Journal of Vacuum Science and Technology B. 32 (4), 041804 (2014).</li><li>Gusev, E. P., Cabral, C., Copel, M., D&#8217;Emic, C., Gribelyuk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=U+ltrathin+HfO+2+films+grown+on+silicon+by+atomic+layer+deposition+for+advanced+gate+dielectrics+applications.">U ltrathin HfO 2 films grown on silicon by atomic layer deposition for advanced gate dielectrics applications.</a> Microelectronic Engineering. 69, 145-151 (2003).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

상기 나노 구조물의 계측을 수행하는 것은 이러한 AFM SEM과 같은 다른 도구를 사용하여 패턴 위치 및 HDL 중에 팁 위치를 해소 할 수있는 능력을 필요로한다. 도 3에 도시 된 바와 같은 전자 - 빔 리소그래피와 같은 고 해상도의 위치 인코딩 다른 잘 발달 패터닝 툴과는 대조적으로, 여기에 실시 HDL, 그래서 여분의 위치 식별 프로토콜을 사용하여, 잘 제어 된 개략 위치없이 STM 수행 하였?...

이 나노 구조를 이해 경기장의 다양한 중요 해짐에 따라, 특히 리소그래피 및 전자 분야에서, 이득 중요성 형성된다. 구체적으로는 10 nm 이하 규모에서, 나노 스케일에서 계측의 중요성을 강조하기 위해, 단지 하나의 nm의 피처 크기의 변동은 소수 변화 10 % 이상을 나타내는 것이 지적되어야한다. 본 변형 예는 장치의 성능과 재료 특성에 대한 상당한 영향을 미칠 수있는 1,2- -. 4 합성 방법을 이용하여 양자점 또는 다른 복잡한 분자 매우 정밀하게 형성 개별 기능 2,5,6, 제조 있지만 일반적으로 동일한 정밀도가 결여 될 수있다 크기와 위치 제어를 개선하는 방향으로 작업에도 불구하고 기능 배치 및 방향에. 이 논문은 근처 원자 크기의 정밀도와 기능 배치에 원자 정밀 나노 구조를 제조뿐만 아니라 대한 접근 방식을 보여줍니다기능 배치에 원자 계측과. 스캐닝 터널링 현미경 (STM) 유도 수소 Depassivati​​on 리소그래피 (HDL)의 원자 정밀도를 사용하여 화학적으로 민감한 콘트라스트는 원자 적으로 정확한 패턴이 표면 상에 형성된다. 도 1에 도시 한 바와 같이 선택적 원자 층 증착 (ALD)은 그 후, 반응성 이온 에칭 (RIE) 궁극적으로 벌크 물질로 패턴을 전사하여, 패턴 화 된 영역에서 경질 산화물 재료를 적용한다. 표준 고정밀 HDL의 합성 프로세스 ALD 및 RIE는 유연한 방법에서 결과가 임의의 형상 및 위치를 가지는 표면 상에 나노 구조물을 생성하기 위해 처리한다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52900/52900fig1.jpg" /> 1 차 나노 제조 프로세스 단계를 그림. 예로서, 200 nm의 X 사방 200nm가 도시되어있다. 각각의 화살표는 원으로 대기 노출 및 t의 단계를 나타낸다사이트간에 ransport. UHV 샘플 준비 후, 샘플 STM 계측 (좌상) 뒤에 UHV HDL을 이용하여 패터닝된다. ALD이어서 AFM 계측 (오른쪽) 다음에 수행된다. RIE는 SEM 계측 다음에시 (100)에 패턴을 전송 (왼쪽 아래). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52900/52900fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 현재까지 가장 정확한 리소그래피는 일반적으로 스캐닝 탐침 기술, 원자의 고해상도 패터닝 및 작용은 많은 응용 입증되었다 구체적 STM 기반의 패터닝을 포함한다. 최고의 정밀도 7 이전 원자 조작 제작했다 나노 구조 빌딩 블록 (8)에 따라 개별 원자를 사용하여 , 9, 10,하지만 이렇게 극저온 조건을 요구하고 나노 구조는 장기적인 안정성이 부족. 표면으로부터 수소 원자의 제거에 의해 RT 원자 조작은 specifical 나타났다LY HDL. 11,12,13 HDL 표면 대비의 공간 현지화를 기반으로 전자 및 기타 장치의 새로운 클래스를 사용하도록 약속드립니다. 추가 처리없이 HDL을 이용하여, 다양한 디바이스 구조는 본드 와이어 또는 로직 디바이스 매달려 포함 가능하다. 14,15,16 또한 전기 콘트라스트를 제공하기 위해 사실상 부동화 H 층이 제거 된 표면 상에 화학적 대비를 도입 할 수 HDL 또한 화학적 변형에 대한 템플릿을 생성. 이 화학적 변형은 금속, 17 절연체 18 심지어 반도체 증착 선택성을 나타내는, 실리콘 및 다른 표면에 증명되었다. 16, 19를 이들 각각의 예에 해당 생산하는 데 사용되어야 이차원 구조이므로 다른 처리 단계를 생산 세 HDL 약속 원자 해결 제어 차원 구조. 이전에는이 ​​필요했다 반복적 패턴, 19,20,21 어닐링 (22) </su이러한 팁 기반 전자 빔 유도 증착으로 덜 P&gt; 또는 해결 방법. (23) 전자 빔 리소그래피와 마찬가지로, HDL은 레지스트를 노출시키기 위해, 전자의 국부적 인 플럭스를 사용한다. 몇몇 유사성 가변 스폿 크기 패터닝 효율 멀티 모드 리소그래피를 수행하는 능력 등이 존재한다. (24) 그러나, HDL의 유효 전력은 전자 빔 리소그래피와 다른 방법에서 발생한다. 우선, HDL에 레지스트 즉 노광 디지털 처리된다 레지스트 그래서 수소 원자의 단층이고; 원자 또는 존재하지 않는 하나 레지스트. 25 H 원자 배치가 (100) HDL 프로세스는 원자 적으로 정확하게 처리 될 수있는 격자 하부의 Si에 대응하기 때문에,이 논문에서 HDL이 나노 미터 정밀도 등을 가지고 있음을 주목해야한다하더라도 따라서 완전 원자를 가지며 대향이 경우 디지털 아니다. HDL의 전자 원은 표면에 국부적이므로, STM 동작의 다양한 모드 모두 용이스루풋 최적화뿐만 아니라 에러 체킹. ~ 4.5 V 이하 팁 - 샘플 바이어스에서, 리소그래피 원자 정밀 모드 (AP 모드)로 알려진 원자 정밀도와 단일 원자 레벨에서 수행 될 수있다. 반면에, ~ 7 V 위의 편견에, 전자는 전계 방출 모드 (FE 모드)로 여기 알려져 넓은 선폭과 높은 depassivati​​on 효율성과 샘플 끝에서 직접 방출된다. 전체 처리량이 가능이 1 ㎛ / 분까지로 리소그래피 패터닝 빔 전자에 비해 짧은, 남아 있지만 HDL 처리량이어서,이 두 모드의 조합에 의해 신중하게 최적화 될 수있다. 바이어스가되도록 역전 될 때 샘플을 따라서 에러 정정을위한 원자 스케일 계측 모두 표면의 원자 구조의 검사를 허용하는 매우 낮은 depassivati​​on 효율 팁 샘플로부터 -2.25 V, 전자가 터널 ~ 유지된다 . 도 1에 도시 된 나노 구조물이 제조 공정 </stron상기 한 바와 같이 G&gt;는, UHV-HDL 단계로 시작합니다. HDL 따라, 샘플 (즉, ~ 1 단층)의 SiO2 층을 포함한다. 전송 후 26 샘플의 증착을위한 ALD 챔버 내로 삽입되는 박막을 형성하는, 패터닝 된 영역 물로 포화되고 어떤 시간, 대기로 배출된다 AFM 및 XPS. 27 티타니아 반응 표면의 물 포화에 의존하기 때문에 의해 측정 2-3 nm의 여기 증착 두께와 티타니아 (이산화 티탄)은,이 프로세스는 물 표면 포화 대기 노출에도 불구 가능 . 다음에, SEM 및 AFM에 의해 결정 에칭 깊이와, 시료가 20 ㎚의 Si가 제거되도록 RIE를 이용하여 에칭으로 일괄 ALD 마스크 패턴을 전사한다. 계측 단계를 용이하게하기 위해, 실리콘 (100) 웨이퍼는 긴 작동 거리를 광학 현미경, AFM 플랜 시청 결상하여 UHV 준비 후에 볼 수 있도록 설계된다 선의 격자 패터닝되고낮은 배율 계획 뷰 현미경 영상. 나노 구조를 식별하는 데 도움이, 1 μm의 2 뱀 패턴 (SERPS)는 SERPS에 대해 고정 된 위치에있는 가장 고립 된 나노 패턴과 샘플에 패터닝된다. HDL, 선택적 ALD 및 RIE의 결합은 나노 구조물의 제조를위한 중요한 과정이 될 수 있으며, 공정의 부산물로서 천연 원자 스케일 계측을 포함한다. 아래에서는 실리콘 HDL, 선택적 ALD 및 RIE를 사용하여 (100)에서 서브 - 10 nm의 나노 구조물을 제조하는 단계의 상세한 설명을 포함한다. 그것은 하나의 이러한 각 프로세스에 숙련 인 것으로 가정되지만, 정보는 다양한 프로세스를 통합하는 방법에 관련 포함한다. 특히 중점은, 동일한 어려움을 방지하기 위해 제작자에 의해 경험 이러한 예기치 않은 어려움 주어진 특히 수송 및 계측 관련 될 것이다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Si Wafer</td>
			<td>VA Semiconductor</td>
			<td></td>
			<td>P type (Boron) Si&#60;100&#62; +/- 2 degrees, 280 mm +/- 25 mm thick, 0.01-0.02 ohm-cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ta foil</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>335</td>
			<td>0.025mm (0.001in) thick, 99.997% (metals basis)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19393</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19397</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19392</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon</td>
			<td>Praxair</td>
			<td></td>
			<td>Ultra high purity (grade 5.0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>Milli-Q Water Purification System</td>
			<td>&#62;18 MW resistance water produced on demand.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiCl4</td>
			<td>Sigma Aldrigh</td>
			<td>254312</td>
			<td>&#8805;99.995% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>G2182101</td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SF6</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>G2658922</td>
			<td>Ultra high purity (grade 4.7)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blue Medium Tack Roll</td>
			<td>Semiconductor Equipment Corporation</td>
			<td>18074</td>
			<td>Thickness 75 um / .003&#8221;&#160; Length 200 M / 660&#8217;&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

atomically traceable nanostructure fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

여기에 설명 된 경우, HDL은 멀티 모드 리소그래피를 이용하여 수행된다. (24)를 FE 모드에서, 8 V 샘플 바이어스, 1 nA의, 및 (50 ㎚ / 초 선단 속도에 해당) 0.2 MC / cm로 수행, 팁 위에 이동 depassivati​​on의 라인을 생산하는 실리콘 격자에 평행 또는 수직 중 표면. 이 lineshape 여기 경우에, 선단이 매우 의존적이지만, 라인 완전히 depassivated 부는 라인의 양측에 다른 2 nm의 연장 부분 depassivati​​on?...

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Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

atomically-traceable-nanostructure-fabrication

Research

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Engineering

8.6K 조회수.  Zyvex Labs. We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated. 

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Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

실리카 초고 품질 팩터 Microresonators의 제작

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

연구

공학

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

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.

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.

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

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

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

초전도 공진기의 제조 및 특성

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

콜 로이드 리소 그래피를 사용 하 여 정기적 금 Nanocup 배열의 제작

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 제작

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

확장 가능한 우표 인쇄 및 Hemiwicking 표면의 제조

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber reinforced composites, due to its excellent mechanical properties. Delignified wood, however, is rather fragile in a wet state, which makes handling and shaping challenging. Here we present two fabrication processes, closed-mold densification and vacuum densification, to produce high-performance cellulose composites based on delignified wood, including an assessment of their advantages and limitations. Further, we suggest strategies for how the composites can be re-used or decomposed at the end-of-life cycle. Closed-mold densification has the advantage that no elaborate lab equipment is needed. Simple screw clamps or a press can be used for densification. We recommend this method for small parts with simple geometries and large radii of curvature. Vacuum densification in an open-mold process is suitable for larger objects and complex geometries, including small radii of curvature. Compared to the closed-mold process, the open-mold vacuum approach only needs the manufacture of a single mold cavity.

Delignified densified wood represents a new promising lightweight, high-performance and bio-based material with great potential to partially substitute natural fiber reinforced- or glass fiber reinforced composites in the future. We here present two versatile fabrication routes and demonstrate the possibility to create complex composite parts.

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...