Gaz emici membranlar veya GEM'ler, ıslatma sıvılarına havayı güçlü bir şekilde tuzağa düşürebilir. Sonuç olarak, bu işlevi yapıları nedeniyle elde ederler, örneğin membran damıtma ile tuzdan arındırmada kullanılabilirler. Fotolitografi, silikon gofretin her iki tarafında da karmaşık sarkan mimariler oluşturmamıza olanak sağladı ve bu da GEMS ile sonuçlandı.
Bu geleneksel mikro üretim teknikleri kullanarak GEMS imal etmek için bir yol sağladı. Dikey olarak hizalanmış gönderiler elde etmek için fotoğraf maskesine uygun hizalama işaretleri yerleştirilmelidir. Kutup çapının en küçük boyutuna sahip çok ölçekli hizalama işaretleri kullanmanızı öneririz.
Silika GEMS imalatı karmaşık tasarım desenleri ve çok adımlı bir süreç içerir, ve bu nedenle yeterli mikro-imal adımları protokol anlaşılmasında yardımcı olacaktır gösterecektir. Bu yordamı metin protokolünde açıklandığı gibi diziler ve maske geliştirme tasarımı ile başlayın. Silikon gofretini taze hazırlanmış piranha çözeltisi içine batırın.
388 Kelvin sıcaklığında 10 dakika saklayın. Islak bir tezgahta iki döngü boyunca deiyonize su ile gofret durulayın, sonra spin kurutma makinesinde bir azot ortamı altında gofret kuru. Silika yüzeyi ile fotodirenç yapışmasını artırmak için HMDS buharı gofret maruz.
Photoresist'i döndürmek için gofret'i bir spin coater'ın vakumlu chuck'ına aktarın. Az 5214 photoresist'i negatif bir ton olarak kullanarak 1,6 mikron kalınlığında bir fotodirenç filmini elde edin. İki dakika sıcak bir tabakta 105 santigrat derece fotoresist kaplı gofret pişirin.
Bu kurur ve aksi takdirde cam maske yapışır ve UV maruz kalma sırasında kontaminasyon sorunlarına neden fotodirenç film sertleştirir. Ayrıca silika yüzeyine fotodirenç yapışmasını artırır. Fotodirençte istenilen tasarımı elde etmek için maske hizalama sistemi kullanarak krom maske ile UV pozlama altında 15 saniye boyunca gofret maruz.
Sonra, iki dakika sıcak bir tabakta 120 derece santigrat gerçekleştirilmiş gofret pişirin. Bu adımda, maruz negatif photoresist film daha çapraz bağlantılar. Sonuç olarak, fotodirenç UV maruz kalan parçalar artık geliştirici çözümünde çözünür, maruz kalan alanlar çözünür iken.
Uv kür sisteminde 15 saniye boyunca UV ışığı altında gofret ortaya çıkar. Bu adımda, daha önce maruz kalmamış fotodirenç alanları açığa alınır ve daha sonra geliştiricide çözülebilir. Daha sonra, silikon gofret üzerinde istenilen fotodirenç deseni elde etmek için 60 saniye boyunca AZ 726 photoresist geliştirici50 mL banyo gofret batırın.
Daha sonra deiyonize su kullanarak gofret temiz leyin ve daha fazla azot gazı ile kuru darbe. 50 nanometre kalınlığında krom tabakası elde etmek için 200 saniye gofret üzerinde fışkırtma krom. Biriktirme bir argon ortamda standart iki inç yuvarlak hedef kaynağı ile magnetron tipi DC reaktif sputter kullanılarak gerçekleştirilir.
Bir krom sert maske ile istenilen özellikleri geride bırakarak, gofret kalan photoresist kaldırmak için beş dakika boyunca bir aseton banyosunda püskürtülen gofret sonicate. Aseton ve etanol bol miktarda gofret arka tarafında durulama sonra, bir azot tabancası ile kuru darbe. Daha sonra, gofretin arka tarafındaki spin kaplama, pişirme ve UV pozlama adımlarını tekrarlayın.
UV ışınlarına maruz kalmak için, maskedeki hizalama işaretlerini kullanarak arka taraftaki istenen özellikleri gofretin ön tarafıyla hizalamak için temas hizalayıcısında ki artı işareti modülüyle manuel arka hizalamayı kullanın. Gofret arka tarafı için, gofret her iki tarafında krom sert maske ile gerekli tasarımı oluşturmak için adımları fışkırtma ve photoresist asansör ile devam edin. Krom kaplı yüzey gravür den geçmez.
Böylece, gofret üzerinde krom bulunmayan noktalar dökmegiriş ve çıkışları tanımlar. Flor ve oksijen kimyaları kullanan bir endüktif-çift plazma reaktif iyon etcher tarafından gofret her iki tarafında maruz silikon dioksit tabakası gravür geçmesi. Süre her iki taraf için 16 dakikadır.
Silikon tabakasında bir çentik oluşturmak için Bosch prosesi kullanarak beş kür anizotropik gravür ile gofret işlemini. Bu süreç, oktavorosikoktanve kükürt heksaflorür gazlarının alternatif depozanlıkları kullanılarak düz bir yan duvar profili ile karakterizedir. Alternatif anisotropik gravür ve polimer birikimi ile, silikon düz aşağı kazınıyor.
Bu adım gofretin her iki tarafında gerçekleştirilir. Daha sonra, 10 dakika boyunca 388 Kelvin sıcaklığında tutulan piranha çözeltisi bir banyo da gofret batırın. Bu anizotropik adımda biriken polimerleri kaldırır.
Reentrant profili verir undercut oluşturmak için, 165 saniye süreyle bir kükürt hekaflorür bazlı tarifi kullanarak izotropik etch geçmesi. Bu adım gofretin her iki tarafında gerçekleştirilir. Anisotropik silikon gravür gerçekleştirmek için, silikon 150 mikron eter için derin bir endüktif-çiftplazma-reaktif iyon etcher gofret aktarın.
Bosch prosesi kullanarak 200 döngü derin gravür gerçekleştirin. Gofretin arka yüzü ile bu adımı tekrarlayın. Şimdi, tek tip gravür oranları sağlar gravür sürecinden yatırılan polimerik kirleticiler kaldırmak için 10 dakika boyunca ıslak tezgahta gofret piranha temizlik geçmesi.
Reentrant giriş ve çıkışları olan gofret gözenekleri ile gerçekleştirmek için bu gravür ve temizleme adımları tekrarlayın. Krom uyrusunu 60 saniye boyunca 100 mL'lik krom etchant banyosuna daldırarak gofretten çıkarın. Mikro üretim işleminden sonra, 100 mL taze hazırlanmış piranha çözeltisi ile gofretini cam bir kapta 10 dakika boyunca temizleyin.
Sonra, daha fazla darbe kuru bir 99% saf azot gazı basınç tabancası ile. Örnekleri 323 Kelvin'de temiz bir vakum fırınına yerleştirin, suyun içsel temas açısı 48 saat sonra 40 dereceye eşit bir içsel temas açısında stabilize edilene kadar. Elde edilen kuru numuneleri, silika GEM'leri olan bir azot dolabında saklayın.
Silika GEM'lerin taramalı elektron mikrografları, eğimli kesitsel bir görünüm, tek bir gözeneğin büyütülmüş kesitgörünümü ve gözeneğin giriş ve çıkışlarında reentrant kenarlarının büyütülmüş görünümlerini gösterir. Bu GEM'lerin gözenekleri dikey olarak hizalanmış. Giriş ve çıkış çapı 100 mikrondu.
Gözenekler arasındaki merkezden merkeze uzaklık 400 mikrondu. Reentrant kenarları ve gözenek duvarı arasındaki ayrım 18 mikron, gözeneklerin uzunluğu ise 300 mikrondu. Burada gösterilen silika GEMs sualtı girişlerinde hava-su arayüzü bilgisayar gelişmiş 3D rekonstrüksiyonları vardır.
Ayrıca beyaz noktalı çizgiler boyunca kesitsel görünümler gösterilir. Reentrant boşlukları söz konusu olduğunda, boşlukların içindeki su buharının yoğuşması, kapana kısılmış havayı yerinden etti ve bu da hava-su arabiriminin yukarı doğru şişkinleşmesine ve sistemin dengesini bozarak. Buna karşılık, silika GEMs ısıtma oranı benzer olmasına rağmen, çok daha uzun bir süre şişkinlik ücretsiz kaldı.
Bu sonuçlar, diğer tarafın soğutulmuş hava-su arabiriminde lazerle ısıtılan rezervuardan gelen su buharının tercihli yoğuşması temelinde rasyonalize edilmiştir. Ancak bu deneysel yapılandırmada kütle transferi oranını ölçmek mümkün değildi. Bosch işlemi sırasında silika reentrant yapıların kaldırılmasını önlemek, silikon eklemek için kullanılır.
Krom sert maskeye sahip olmak çok önemlidir. Bu bulgular, sürükleme azaltma veya bastırma ve saflaştırma gibi şu anda perflorlu kaplamagerektiren uygulamalar için ortak malzemelerin potansiyelini ortaya açabilir.
