Nosso protocolo fornece um novo método de padronização para o silício que permite a criação de microestruturas hierárquicas tridimensionais que permitem o design de elementos microópticos baseados em metasuperfície e tecnologias de guia de ondas. Este protocolo permite a replicação de estruturas 3D de moldes poliméricos e duros em wafers de silício monocristalinos e porosos em um único passo. E, ao mesmo tempo, fornecendo resoluções sub 100 nanômetros em todas as três direções.
Silício poroso e silício em si são ótimos materiais para fabricação de biosensores ópticos e dispositivos ópticos infravermelhos. No entanto, esperamos que essa técnica se expanda para os semicondutores do grupo III-V e até mesmo além. O carimbo para substrato ponta e alinhamento de inclinação é extremamente importante para uma marca mac uniforme.
Seguindo este protocolo, o alinhamento pode ser realizado montagem de carimbo para o titular enquanto estiver em contato com o substrato. Para preparar um carimbo para a impressão Mac, primeiro limpe o molde mestre de silício usando a solução RCA-1 de acordo com os passos descritos no protocolo e, em seguida, coloque um molde mestre de silício limpo em uma placa de Petri de plástico dentro de um dessecador. Use uma pipeta de plástico para adicionar algumas gotas de PFOCS a um barco de pesagem de plástico e coloque o barco de pesagem ao lado do prato com o molde mestre.
Ligue a bomba de vácuo, abra a válvula do desiccator e aplique vácuo por 30 minutos. Enquanto o vácuo estiver sendo aplicado, use uma espátula de vidro para misturar a base e o agente de cura de um kit de elastômero de silício em uma proporção de 10 para um por 10 a 15 minutos. No final da dessecação, remova o barco de pesagem do dessecanteador e espaçadores debaixo do molde mestre do silício, em seguida, cubra cuidadosamente o molde mestre com uma camada de dois a três milímetros do PDMS recém-preparado.
Para desgasar o PDMS depois de abrir a válvula do desiccator, aplique vácuo por mais 20 minutos ou até que as bolhas desapareçam. No final do segundo período de dessecação, transfira o prato para uma placa quente de 80 graus Celsius. Depois de duas horas, use um bisturi para aparar as bordas do PDMS curado dentro da placa de petri de plástico e use pinças para remover cuidadosamente o molde PDMS do molde mestre de silício.
Para nanoimimpressão UV fotoresistista, use um escriba para cortar um chip de silício de 2,5 por 2,5 centímetros do wafer de silício, limpando-o usando a solução RCA-1 de acordo com os passos descritos no protocolo e, em seguida, coloque o chip limpo no mandril de vácuo em um revestimento de spin. Defina os parâmetros de revestimento de giro conforme indicado para aplicar uma camada de 20 micrômetros de espessura de fofurtista no chip e pressione VAC ON para aplicar vácuo no sistema. Despeje 1,5 mililitros de fotoresist SU-8 2015 no centro do chip e feche a tampa do revestimento de giro.
Em seguida, pressione Comece a girar. No final do giro, pressione VAC OFF para desligar o vácuo e use pinças para remover o chip revestido de fotoresist. Coloque cuidadosamente o molde PDMS no lado do padrão do chip de silício revestido de fotoresistista para baixo e pressione manualmente o molde no chip.
Coloque uma placa de vidro transparente UV em cima do PDMS para aplicar 15 gramas por centímetro quadrado de pressão ao molde e ao chip e exponha a configuração a seis watts de luz UV por duas horas. No final do período de irradiação, use pinças para remover lentamente o molde do chip na direção paralela à direção do padrão fotoresist curado. Para depositar uma camada de ouro/prata de 250 nanômetros de espessura no chip, deposite primeiro 20 nanômetros de camada de cromo e 50 nanômetros de espessura de camada de ouro, como está descrito no protocolo de texto.
Em seguida, clique em GUN 1 OPEN para abrir o obturador da pistola de ouro e prata. Defina o tempo para processar para 16,5 minutos e defina o set point dc para 58 e rf set point para 150. Clique em Rotação e defina a taxa de fluxo de argônio para 50 centímetros cúbicos padrão por minuto.
Clique em Argon, DC Supply e RF Supply. Quando o sinal planar, afina o controle de argônio para cinco. Clique em Iniciar em espessura zero para iniciar o monitor de espessura de cristal e rasgar a espessura, respectivamente.
Clique no Processo cronometrado para iniciar o processo controlado pelo tempo e clique em PLATEN SHUTTER Solid para abrir o obturador de placas. Clique em zero espessura novamente. Quando o sputtering terminar, clique em Sólido para fechar o obturador sólido de emplacar e pressione a ventilação para ventilar a câmara de sputter magnetron.
Para desarquivar o selo mac-imprint revestido de linha de prata/ouro, misture primeiro água deionizada e ácido nítrico em uma proporção de um para um em um copo de vidro e coloque o béquer em uma placa quente agitada. Submerque um suporte de amostra PTFE perfurado na mistura e aqueça a solução até 65 graus Celsius com agitação constante a 100 revoluções por minuto. Quando a solução atingir a temperatura-alvo, coloque o selo mac-imprint revestido de ouro/prata padronizado no suporte por dois a 20 minutos.
Depois de desoligar, sacie o selo mac-imprint em água desionizada à temperatura ambiente por um minuto. Para realizar o carimbo para o alinhamento do substrato, coloque o carimbo voltado para baixo em cima do chip de silício em célula eletroquímica, adicione uma gota de SU-8 na parte de trás do selo. Coloque a haste PTFE em contato com o SU-8 e cure-a no lugar em condições secas sob luz UV por duas horas.
O contato é de cerca de 86 milímetros da posição de casa. Para realizar uma operação de impressão mac, limpe o chip de silício padronizado usando a solução RCA de acordo com as etapas descritas no protocolo e, em seguida, coloque-o no centro de uma célula eletroquímica e posicione a célula sob uma haste PTFE com o selo mac-imprint. Misture a solução de gravura de ácido fluorídrico e peróxido de hidrogênio a uma proporção de 17 para um dentro de um béquer PTFE.
Após cinco minutos, use uma pipeta plástica para adicionar a solução de gravura à célula eletroquímica. Para posicionar o selo mac-imprint em contato com o chip padrão, abaixe o selo em cerca de 86 milímetros e, em seguida, mova o selo para baixo da posição de contato em cerca de 300 a 1.000 micrômetros para alcançar a força de contato desejada. Mantenha o carimbo de marca Mac em contato com o chip de um a 30 minutos antes de clicar em Casa para retornar a haste à posição inicial.
Use uma pipeta para aspirar cuidadosamente a solução de gravura da célula e enxaguar o chip de silício impresso com álcool isopropílico e água desionizada. Em seguida, seque o chip com ar seco e limpo. Imagens de microscópio eletrônico de varredura podem ser obtidas para estudar as propriedades morfológicas dos selos mac-imprint revestidos a ouro e as superfícies de silício impressas resultantes.
Nesta análise representativa, o perfil transversal do silício sólido impresso obtido pela varredura da força atômica foi comparado ao do selo de ouro poroso usado. A fidelidade de transferência de padrões e a geração porosa de silício durante a impressão Mac foram dois critérios principais para analisar o sucesso experimental. A impressão Mac foi considerada bem sucedida se o padrão do selo fosse transferido com precisão para o silício e nenhum silício poroso fosse gerado durante a impressão Mac.
Aqui, os resultados de um experimento subótimo no qual a falta de fidelidade de transferência de padrão e uma geração porosa de silício ocorreram durante a impressão Mac podem ser observados. É importante lembrar que a marca Mac de silício envolve ácido fluorídrico, que é substância de risco de vida e seguir um protocolo de segurança e usar equipamentos de proteção individual adequados são primordiais. Uma vez que você utilizar selos revestidos em ouro poroso para facilitar o transporte em massa.
Após este procedimento, a composição da solução de gravação ou da força de contato pode ser variada para estudar a cinética do processo ou a durabilidade do selo.
