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: Faça as seguintes etapas em sala limpa classe 100 condições ou melhor. Preparação 1. Amostra <ol><li> Limpe uma pastilha de silício 2 &quot;de diâmetro com uma solução tamponada Oxide Etch (BOE) (6 partes de 40% NH 4 F e 1 parte de 49% IC) por 2 min (Atenção: Os produtos químicos perigosos). Escolha este tempo etch para remover quaisquer contaminantes ou orgânicos sobre a superfície. Lavar com água desionizada (DI) de água durante aproximadamente 5 min. Wafer seco com N2 seco. NOTA: Nunca trabalhe sozinho ao usar HF. Sempre usa proteção para os olhos com protetor facial e equipamento de proteção individual (EPI) em caso de derramamentos. Orientações post para o uso e manejo dos resíduos HF no laboratório onde o ataque químico é realizado. NOTA: os passos 1.2 a 1.7 são apenas para o bloqueio eletroquímico. Se a realização de bloqueio via dissolução vá para a Etapa 2. </li><li> Para fixar o eletrodo de trabalho, por pulverização catódica 100 nm de platina (Pt) para o 2 silic diâmetro clean &quot;em bolacha. </li><li> Antes de gravar o filme fino de platina, limpar a câmara RIE de quaisquer impurezas ou restos photoresist de Etches secas anteriores. </li><li> Pump down câmara até uma pressão de base de 1 × 10 -5 Torr é alcançado. Certifique-se de que a fonte de RF está definido para 200 W e as taxas de fluxo de oxigênio e argônio são definidas para 50 sccm e 10 sccm respectivamente. Acenda o plasma Ar / O 2 e executado por pelo menos 1 hora. </li><li> Desligue o plasma Ar / O 2 e permitir que a câmara de ventilação por aproximadamente 10 min. </li><li> Para gravar a superfície da película fina de platina, carregar a amostra para a câmara de bomba de RIE e da câmara até uma pressão de base de 1 × 10 -5 Torr. Desta vez, definir a taxa de fluxo de argônio a 0 sccm. Acenda o plasma O 2 e deixe este processo correr por 30 min. </li><li> Desligue o plasma O 2 e deixar a câmara de ventilação para 10 min. </li></ol> 2. A evaporação térmica de Photochromic Molecule Usando personalizado Levaporador Temperatura ow (LTE) <ol><li> Preencha AIO2 barco com 30 mg de BTE e carregar na fonte LTE personalizado (Figura 6). </li><li> Carga de wafer de silício em amostra de montagem. </li><li> Portas da câmara de vedação e câmara de bomba para baixo a uma pressão de base de 1 x 10 -6 Torr. </li><li> Evapora-se o BTE a uma temperatura nominal de 100 ° C, com uma espessura de película de 30 nm. </li><li> Imediatamente após a evaporação, inundação iluminar a amostra com 5 minutos de UV para transformar o material de BTE para a forma fechada, 1c. </li><li> A fim de definir o tamanho da amostra, clivar um pequeno pedaço da bolacha usando um estilete de diamante para arranhar uma linha a partir do bordo da superfície de silício. Agarrar a bolacha em ambos os lados da linha de zero e dobrar a bolacha para baixo até que se rompe ao longo do plano de cristal. </li><li> Realizar medições profilometer para validar BTE espessura de película fina. Para fazer isso, arranhar a amostra usando uma multa pinças de ponta. Medir a altura do degrau from zero esta, que é a diferença de altura entre o direito e esquerdo posição do cursor. NOTA: Imprecisões na espessura da película irá resultar em discrepâncias na dose de exposição. </li><li> Loja amostra restante em N 2 luvas preenchido. </li></ol> 3. As exposições NOTA: Faça todas as exposições em condições atmosfera inerte para evitar a degradação de amostra. <ol><li> Clivar a amostra, seguindo o mesmo procedimento tal como delineado no passo 2.6. </li><li> Carga da amostra no suporte de amostra de atmosfera inerte. </li><li> Monte titular amostra inerte no palco. Amostra de purga com N2. </li><li> Expor a amostra ao tempo de exposição desejado, utilizando um interferómetro, tal como a mostrada na Figura 8. </li></ol> 4. Oxidação eletroquímica usando três Eletrodo celular Nota: Execute eletroquímica em condições atmosfera inerte para evitar a degradação de amostra. <ol><li> Grampo um frasco de vidro limpo no topo da placa de aquecimento. Coloque uma barra de agitação limpo no frasco. Ligue o agitador. </li><li> Limpe um novo clipe de cobre com metanol. Limpe o contra eletrodo de platina com metanol. </li><li> Usando um clipe de cobre limpa, cortar a amostra através de um dos orifícios na tampa do frasco de Teflon. Certifique-se de clipe para somente a platina exposta. </li><li> Coloque a tampa do frasco de Teflon no frasco. Prenda o fio vermelho para o contra eletrodo de platina e o fio preto para o clipe de cobre segurando a amostra. </li><li> Usando uma seringa limpa, encher o frasco com água desionizada filtrada (DI) de água através do segundo orifício na tampa do frasco de Teflon. Preencha tão alto sem qualquer imersão da platina nua na amostra. </li><li> Nitrogênio da bolha através da água para 3-5 min. Desligue o nitrogênio. </li><li> Inserir o eléctrodo de referência no segundo furo na tampa do frasco de Teflon. Prenda o branco de chumbo para o eletrodo de referência. Verifique se nenhum dos nua platina on da amostra está imerso. </li><li> Usando um voltammograph, ajustar a tensão de oxidação a 0,5 V / s. </li><li> Após o tempo de oxidação desejado tenha decorrido, desligue a energia para o voltammograph off. </li><li> Retire os clips vermelho, preto, e branco do eletrodo de platina balcão, clipe de cobre, e eletrodo de referência. </li><li> Expor a amostra ao UV durante 5 min. </li></ol> 5. Desenvolvimento da amostra - Locking Eletroquímica Nota: Execute o desenvolvimento em condições atmosfera inerte para evitar a degradação da amostra. <ol><li> Desenvolver a amostra filtrada em 5 (% em peso) de isopropanol, 95 (% em peso) de etileno-glicol para a quantidade de tempo desejada. Nota: Geralmente 50 amostras nm são desenvolvidos para 30-60 seg enquanto 80 amostras nm são desenvolvidos para 60-180 sec. </li><li> Amostra seca com N2 seco. </li><li> Expor Imediatamente amostra a 5 min de UV. </li></ol> 6. Exemplo de Desenvolvimento - Locking Dissolução </em&gt; Nota: Execute o desenvolvimento em condições atmosfera inerte para evitar a degradação da amostra. <ol><li> Utilizando 100 ml de etileno glicol em um copo de vidro limpo, desenvolver a amostra exposta durante o tempo de desenvolvimento desejado. </li><li> Amostra seca com N2 seco. Expor Imediatamente amostra a 5 min de UV. </li></ol> 7. exposições múltiplas <ol><li> Se realizar exposições múltiplas repita os passos 3-6 com uma tradução da amostra em relação à ótica. </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...

Litografia óptica é de importância fundamental na fabricação de estruturas e dispositivos em nanoescala. Aumento dos avanços nas técnicas de litografia romance tem a capacidade de ativar novas gerações de novos dispositivos. 8-11 Neste artigo, é apresentada uma revisão de uma classe de técnicas de litografia óptica que atingem resolução sub-comprimento de onda de profundidade, usando moléculas foto induzida novos. Esta abordagem é chamada Patterning via Optical-saturado Transitions (POST) 1-3. POST é uma técnica utilizada nanofabrication que combina exclusivamente as ideias de saturação transições ópticas de moléculas fotossensíveis, especificamente (1,2-bis (5,5&#39;-dimetil-2,2&#39;-bitiofen-il)) perfluorocyclopent-1-eno. Coloquialmente, este composto é referido como BTE, Figura 1, tais como aqueles utilizados na emissão de depleção (STED) microscopia estimulada 12, com interferência de litografia, o que o torna uma ferramenta poderosa para large-área microusinagem paralelo de características subwavelength profundos sobre uma variedade de superfícies de extensão com potencial para 2- e 3-dimensões. A camada fotossensível é originalmente em um estado homogêneo. Quando esta camada é exposta a uma iluminação uniforme de λ 1, que converte para o segundo estado isomérico (1c), Figura 2. Em seguida, a amostra é exposta a um nó focado no λ 2, que converte a amostra para o primeiro estado isomérico ( 1o) em todos os lugares, exceto nas proximidades do nó. Através do controlo da dose de exposição, o tamanho da região não convertido pode ser feita arbitrariamente pequena. Um passo subsequente fixação de um dos isómeros pode ser selectivamente e irreversivelmente convertidas (bloqueado) em um estado 3 rd (a preto) para bloquear o padrão. Em seguida, a camada é exposto uniformemente a λ 1, que converte a tudo com excepção da região bloqueado volta ao seu estado original. Osequência de passos podem ser repetidos com um deslocamento de amostra em relação ao sistema óptico, o que resulta em duas regiões bloqueadas cujo espaçamento é menor do que o limite de difracção de campo distante. Portanto, qualquer geometria arbitrária pode ser modelado em uma forma &quot;dot-matrix&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.

Amostras fabricados: Diferentes tempos de oxidação foram caracterizados como ilustrado pelas micrografias de força atómica na Figura 3 com uma tensão de oxidação de 0,85 V determinada a partir de voltametria cíclica. Os filmes de 50 nm de espessura, foram expostas a uma onda estacionária no λ = 647 nm período de 400 nm durante 60 segundos a uma densidade de potência de 0,95 mW / cm 2. À medida que o tempo de oxidação é aumentado de...

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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.

Patterning via ópticos de saturação Transitions - Fabricação e caracterização

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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Engineering

6.7K visualizações.  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.