Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Микроперфорацией литографии подход разработан для создания микро-и субмикронных структур на верхней, боковой стенки и нижней поверхностях полимерных подложках. Он преодолевает препятствия структурирование проводящих полимеров и создание боковины моделей. Этот метод позволяет быстро изготовление нескольких функций и не содержит агрессивных химии.
Проведение полимеров привлекли большое внимание с момента открытия высокой проводимости в легированных полиацетилена в 1977 году 1. Они предлагают преимущества малый вес, легко пошив свойствами и широким спектром применения 2,3. Из-за чувствительности проводящих полимеров к условиям окружающей среды (например, воздуха, кислорода, влаги, высоких температур и химических растворов), литографии представляют значительные технические проблемы при работе с этими материалами 4. Например, текущий фотолитографии методы, такие как ультрафиолетовое (УФ), непригодны для структурирования проводящих полимеров в связи с участием мокрой и / или сухой травления в этих методов. Кроме того, текущий микро / наносистем в основном имеют плоскую форму 5,6. Один слой структур построена на верхней поверхности один слой готовых функций. Несколько слоев этих структур складываются вместе, образуя многочисленные устройстваобщей подложке. На боковине поверхности микроструктур не были использованы при построении устройств. С другой стороны, боковины модели могут быть использованы, например, для создания 3-D схем, изменение жидкостных каналов и прямой горизонтальный рост нанопроводов и нанотрубок.
Macropunching метод был применен в обрабатывающей промышленности для создания macropatterns в листового металла на протяжении более ста лет. Руководствуясь этим подходом, мы разработали метод литографии микроперфорацией (MPL), чтобы преодолеть препятствия структурирование проводящих полимеров и создание боковины моделей. Как macropunching метод, MPL также включает в себя две операции (рис. 1): (I) резки, и (II), рисунок. «Нарезки» операции был применен шаблон три проводящих полимеров 4 полипиррол (PPy), поли (3,4-ethylenedioxythiophen)-поли (4-styrenesulphonate) (PEDOT) и полианилина (ПАНИ). Он также используется для создания Аль микроструктур 7. Сфабриковано микроструктур проводящих полимеров были использованы в качестве влажность 8, химической 8 и глюкозы датчиков 9. Комбинированные микроструктуры алюминия и проводящих полимеров были использованы для изготовления конденсаторов и различных гетеропереходов 9,10,11. «Нарезки» операция была применена для создания субмикронного-модели, такие как 100 - и 500-нм широкий PPy линий, а также 100 нм широкий Au проводов. "Рисунок" операции был использован для двух случаях: (I) Au боковины производят узоры на полиэтилен высокой плотности (HDPE) каналов, которые могут быть использованы для создания 3D-микросистем 12,13,14, и (II) изготовить полидиметилсилоксана (PDMS) micropillars на подложках из HDPE увеличить угол контакта канала 15.
А. Схемы MPL
Macropunching метод включает в себя «нарезки» и «рисование» операций. «Нарезки» принимает работа пресс-форм с острыми краями структуры выпуклых и включает в себя три основных этапа (рис. 1 (a1-a3)). Во-первых, поместите лист металла на жесткой подложке (рис. 1 (a1)). Во-вторых, привести форму кремния и подложки в физическом контакте высокой силы. Во время этого второго шага, часть металла непосредственно под выпуклой формы структуры сначала отрезаны от соседних металла выпуклой структуры формы, а затем толкнул вниз по вогнутой модели в субстрате (рис. 1 (а2) ). И наконец, отделить форму и подложку, завершив структурирование листового металла (рис. 1 (a3)). "Рисунок" операция используется аналогичный процесс изготовления. Тем не менее, она принимает формы из округлый выпуклый структуры (рис. 1 (В1)). Кроме того,приложенная сила вставки и скорость намного меньше и меньше, чем их коллеги из «нарезки» операции. Эти различия снижения напряжения в настоящее время часть из листового металла при выпуклых структур. Следовательно, эта часть листовой металл просто толкнул вниз, но не отрезать в "рисунок" (Рис. 1 (b2-b3)).
В «нарезки» работы MPL (рис. 1 (С1-С3)), (я) кремниевой подложке покрыты слоем полимера и промежуточный слой материала для печати нагревается выше температуры стеклования ( T г: температура размягчения) промежуточного полимера и ниже T м (температура плавления) или Т г целевого материала (рис. 1 (С1)), (II), формы и основания были приведены в физический контакт под высоким давлением , с последующим охлаждением (рис. 1 (с2)), и (III), они развелись, когда их температура нижеТ г промежуточного полимера, завершая картину перехода от формы к целевой слой (рис. 1 (С3)). "Розыгрыша" работы MPL (рис. 1 (D1-D3)) имеет изготовления шагов похож на "резка". Тем не менее, «рисование» использует мягкие формы PDMS. Она также включает в себя меньше усилием, ниже вставки скорость и температура выше печати (что снижает вязкость промежуточного полимера и тем самым повышает его мобильность). Таким образом, особенности в верхней поверхности подложки кривой вверх за счет поверхностного натяжения и высокую подвижность промежуточного полимера. Форма Si могут быть очищены и повторно использованы для последовательных шагов тиснением. Форма может быть очищены с помощью ацетона и DI воды и сушат тщательно N 2 перед каждым использованием. В случае, если остатки остаются в microfeatures пресс-формы, он может быть очищен с Nanostrip решение и DI воды и сушат N 2.
Б. Cuфитинга Работа в MPL для генерации металлов и проводящих полимеров Micropatterns
С. резки Работа MPL для генерации субмикронных Ppatterns металлов и проводящих полимеров
На основе процедуры показаны на рис. 1 (С1-С3), Si формы с субмикронной функции используются для создания желаемой формы металлов и проводящих полимеров. Изготовление подробно описано ниже.
Рисунок D. Работа MPL для генерации Micropatterns на боковые стенки полимерных и кремниевых подложках.
После процедуры на рис. 1 (D1-D3), «рисование» операцияиспользуется для генерации золота и PDMS micropatterns на боковинах HDPE микроканалов. Соответствующие материалы по HDPE подложки Au или PDMS, которое следует профиля поверхности промежуточного слоя полимера во время импринтинга. Изготовление подробно описано ниже.
Представитель E. Результаты
Таким образом, результаты MPL перечислены ниже:
Рисунок 1 «нарезки» процесс создания выпуклых macropatterns в листового металла (сечение схемы). (a1) разместить листового металла в верхней части подложки, (а2) вставить форму в грунт, и (a3) отдельные формы и подложки. "Рисунок" в процессе изготовления macropatterns вогнутые: (b1) место листового металла на подложку, (b2) вставить форму в грунт, и (b3) отдельные формы и подложки. «Нарезки» работы методом MPL для изготовления выпуклых структур (сечение схемы): (c1) тепло подложке (c2) вставить форму в грунт, и (c3) отдельные формы и подложки. "Розыгрыша" работы MPL подход в изготовлении вогнутой конструкции: (d1) тепло подложке (d2) вставить форму в грунт, и (d3) отдельные формы и подложки.
Рисунок 2 образцов форм Si (вид сверху): (a1) прямых; (а2) квадратных точек; (a3) структуры ферм, а также (a4) серпантин линий..(Б) горячего тиснения машины. СЭМ изображения генерируемых Al: (c1) 10 мкм всей линии; (c2) 20 × 20 мкм 2 точек и (c3) структур фермы. (D1) Схема микроструктур, состоящий из нескольких сооружений; (d2) 300 мкм широкий прямой, (d3) 50 мкм широкий серпантин модели микропровода из PPy, PEDOT и SPANI изготовленный одновременно, используя «нарезки» работы MPL . (Е) влагочувствительных экспериментальной установки, а также (е) влагочувствительных результаты PPy кино и микропровода датчик 4, 7, 8. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .
Рисунок 3. Раскладки: (a1) двух-и (а2) трехслойная устройств (б) расположение формы Si (вид сверху), используемых для изготовления многослойных устройств; (в) СЭМ изображения 300 мкм миру, MICROLINE формы PPy-PEDOT гетероперехода и CLOSE-до SEM виды сечений: (г) PPy-PEDOT гетероперехода (е) Аль-PEDOT диодов, (е) PEDOT-PMMA-PEDOT конденсатор; гетероперехода характеристика результатов: (g1) PPy / PEDOT; (g2 ) Al / PEDOT и (g3) PEDOT / PMMA / PEDOT 9,11.
Рисунок 4 (а) АСМ сканирование тиснение 500 нм масштабе провода PPy;. СЭМ изображения (б) тиснением 100 нм широкий PPy линий и (с) 100 нм широкий Au провода. Нажмите здесь, чтобы увеличить понять .
Рисунок 5 Изготовление ПЭ подложки с рисунком Au. (АВ) с помощью маски желаемых функций, выявления и развития S1813 слоя; (CD) месторождения золота и удалить S1813 слоя; (е) оттиском подложках с использованием Si усиленные PDMS форму, и (г) после demolДин, подложки с рисунком боковины, состоящий из функций Au 12.
Рисунок 6 Изготовление фильм PDMS с micropillars.: (А) изготовление СУ-8 форму, (б) спин-пальто и вылечить слоем PDMS, (в) удалить слой PDMS от SU-8 форма, (г) импринтинга основание с помощью формы Al, а также (е) после распалубки, подложки с рисунком боковины, состоящий из micropillars PDMS, получают 15.
На рисунке 7 (а) расположение точек Au; СЭМ изображения. (Б) 10 х 10 мкм 2 точек и (в) 110 мкм широкой линии. Размеры каналов генерируется в ПНД составляет 1 см х 300 мкм х 42 мкм (длина х ширина х глубина); PDMS micropillars, образующихся на верхней, нижней и боковой стенке surfaces1 мм широкие каналы HDPE (г) поперечное сечение вканала; СЭМ изображения (е) сверху; (е) нижнем углу канала и (GH) угол контакта результатов измерений на столбах PDMS 12,15. PDMS столбы имеют размеры 10 мкм х 10 мкм х 27 мкм. Размеры каналов в ПНД 20 мм х 1 мм х 1 мм (длина х ширина х высота).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Поиск и устранение неисправностей информация: Критические моменты, касающиеся поколения одно-и многослойных micropatterns проводящих полимеров и металлов с использованием «нарезки» операции: (1) Температура тиснения обеспечивает текучесть слоя промежуточных PMMA, который генерируе...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Нет конфликта интересов объявлены.
Эта работа была частично поддержана через NSFDMI-0508454, NSF / LEQSF (2006) Pfund-53, NSF-CMMI-0811888, и NSF-CMMI-0900595 грантов.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер по каталогу | Комментарии |
ПММА | Sigma-Aldrich Ко | 495C9 | Растворитель cholorobenzene. Обработка ПММА решение под тягой с хорошей вентиляцией. Не вдыхать пары. Обратитесь к MSDS для безопасной обработки инструкций. |
PPy | Sigma-Aldrich Ко | - | 5% от веса в воде. Используется как получил. |
PEDOT-PSS | Компания HC Starck | Baytron P HC V4 | Собственные растворителя. Используется как получил. |
SPANI | Sigma-Aldrich Ко | - | Водорастворимые формы. Используется как получил. |
Горячее тиснение машины | JenoptikMikrotechnik Ко | HEX 01/LT | |
Распыления машина | Cressington Ко | 208HR | |
FIB машины | Компания Zeiss | FIB перекладине 1540 XB | |
Спин для нанесения покрытий | Прогресс Исследовательский Ко | PWM32-PS-R790 Spinner системы | |
RIE машины | Техника MicroRIE Ко | - | |
Фоторезист | Шипли Ко | S1813 | |
PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 силиконового эластомера комплект | |
Полиэтиленовой пленки | США Пластиковые включить | - | |
PMMA листа | Cyro Ко | - | |
Двусторонняя adhesivэлектронная лента | Шотландская компания | - | |
Односторонняя лента | Delphon Ко | Ultratape # 1310 | |
Стекло микропипетки | FHC Ко | 30-30-1 | |
Клип | Компания Office Depot | Бульдог клип | |
Увлажнитель | Вики Ко | Фильтры бесплатно увлажнитель |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены