Name: nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting
Uploaded: 2013-01-23T12:00:00
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Die Autoren danken M. Leboeuf für die Unterstützung bei der AFM, W. Lee für die anodisch strukturierten Aluminium-Master und dem Schweizer Bundesamt für Energie und der Schweizerischen National Science Foundation für die Finanzierung. Ein Teil dieser Arbeit wurde im Rahmen des FP7-Projekt &quot;Fast Track&quot; von der EG im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung keine 283501 finanziert durchgeführt.

Ein. Mould Fabrication Wir nutzen unsere selbst gebaute Nanoimprinting Setup für die Herstellung der Negativform folgenden Ref. 6, aber keine Alternative Nanoimprinting Setup wird gut funktionieren. Alternativ kann ein funktionalisiertes Polydimethylsiloxan (PDMS) Form könnte auch funktionieren. <ol><li> Herzustellen oder kaufen ein geeigneten Master trägt die nanoskaligen Muster übertragen werden. Im Prinzip wird jeder Master für Nanoimprint die Arbeit machen. Wir verwende...

<ol>
	<li>Geissler, M., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning:+Principles+and+Some+New+Developments.">Patterning: Principles and Some New Developments.</a> Advanced Materials. 16 (15), 1249-1269 (2004).</li><li>Guo, L. 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:+Methods+and+Material+Requirements.">Nanoimprint Lithography: Methods and Material Requirements.</a> Advanced Materials. 19, 495-513 (2007).</li><li>Ahn, S. H., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Roll-to-Roll+and+Roll-to-Plate+Nanoimprint+Lithography:+A+Step+toward+High-Throughput.">Large-Area Roll-to-Roll and Roll-to-Plate Nanoimprint Lithography: A Step toward High-Throughput.</a> Application of Continuous Nanoimprinting. ACS Nano. 3 (8), 2304-2310 (2009).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, 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=Nanoimprint+Lithography+for+High-Efficiency+Thin-Film+Silicon+Solar+Cells.">Nanoimprint Lithography for High-Efficiency Thin-Film Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 11, 661-665 (2011).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, 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=Nanomoulding+of+Transparent+Zinc+Oxide+Electrodes+for+Efficient+Light+Trapping+in+Solar+Cells.">Nanomoulding of Transparent Zinc Oxide Electrodes for Efficient Light Trapping in Solar Cells.</a> Nature Photonics. 5, 535-538 (2012).</li><li>Escarr&#233;, J., S&#246;derstr&#246;m, K., 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+Fidelity+Transfer+of+Nanometric+Random+Textures+by+UV+Embossing+for+Thin+Film+Solar+Cells+Applications.">High Fidelity Transfer of Nanometric Random Textures by UV Embossing for Thin Film Solar Cells Applications.</a> Solar Energy Materials &amp; Solar Cells. 95, 881-886 (2011).</li><li>Fa&#255;, S., Feitknecht, L., Schl&#252;chter, R., Kroll, U., Vallat-Sauvain, E., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rough+ZnO+layers+by+LP-CVD+process+and+their+effect+in+improving+performances+of+amorphous+and+microcrystalline+silicon+solar+cells.">Rough ZnO layers by LP-CVD process and their effect in improving performances of amorphous and microcrystalline silicon solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, 2960-2967 (2006).</li><li>Zhao, X. -. M., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Three-Dimensional+Micro-Structures:+Microtransfer+Molding.">Fabrication of Three-Dimensional Micro-Structures: Microtransfer Molding.</a> Advanced Materials. 8, 837-840 (1996).</li><li>Hampton, M. J., Williams, S. 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=The+Patterning+of+Sub-500+nm+Inorganic+Oxide+Structures.">The Patterning of Sub-500 nm Inorganic Oxide Structures.</a> Advanced Materials. 20, 2667-2673 (2008).</li><li>Bass, J. D., Schaper, C. 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=Transfer+Molding+of+Nanoscale+Oxides+Using+Water-Soluble+Templates.">Transfer Molding of Nanoscale Oxides Using Water-Soluble Templates.</a> ACS Nano. 5 (5), 4065-4072 (2011).</li><li>Escarr&#233;, J., Nicolay, 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=Nanomoulded+front+ZnO+contacts+for+thin+film+silicon+solar+cell+applications.">Nanomoulded front ZnO contacts for thin film silicon solar cell applications.</a> , (2012).</li><li>Sontheimer, T., Rudigier-Voigt, E., Bockmeyer, M., Klimm, C., Schubert-Bischoff, P., Becker, C., Rech, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+fabrication+of+equidistant+free-standing+Si+crystals+on+nanoimprinted+glass.">Large-area fabrication of equidistant free-standing Si crystals on nanoimprinted glass.</a> Phys. Status Solidi. RRL. 5, 376-379 (2011).</li></ol>

Nanomoulding ermöglicht die Übertragung von Nanostrukturen auf beliebigen funktionellen Materialien. Vergleich der einzelnen Verarbeitungsschritte in Abbildung 1 und 2 zeigt die enge Beziehung zwischen nanomoulding und Nanoimprinting. Der Hauptunterschied zwischen nanomoulding und Nanoimprinting ist das zusätzliche Material Abscheidungsschritt in 2E. Der verbleibende Prozessablauf ist identisch. Nanomoulding kann daher auf jedem verfügbaren Nanoimprinting Setup durc...

Nanostrukturierung hat enorme Bedeutung in vielen Bereichen der Nanotechnologie und angewandte Wissenschaften gewonnen. Pattern Generation ist der erste Schritt und kann durch Top-down-Ansätze wie Elektronenstrahl-Lithographie oder Bottom-up-Ansätze auf self-assembly Methoden wie Nanokugel Lithographie oder Blockcopolymer-Lithographie ein Basis erreicht werden. Ebenso wichtig wie Pattern Generation ist Muster-Replikation. Neben Photolithographie hat Nanoimprinting (Abbildung 1) als eine vielversprechende Alternative insbesondere für High-Throughput großflächige nanoskalige Strukturierung bei niedrigen Kosten 2-4 entstanden. Während Photolithographie erfordert eine strukturierte Maske setzt Nanoimprint auf einem vorgefertigten Master-Struktur. Musterübertragung von der Master wird allgemein in ein thermoplastisches oder ein UV-oder thermisch härtbaren Polymer durchgeführt. Jedoch gibt es viele Fälle, wo es wünschenswert ist, um das Muster direkt auf eine funktionelle Material zu übertragen. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Hier beschreiben wir eine Replikation Methode nanomoulding und Layer Transfer (Abbildung 2), die wir vor kurzem in Ref eingeführt wurde. 5 bis nanoskaligen Mustern auf funktionale Zink-Oxid-Elektroden übertragen. Unsere nanomoulding Methode kann leicht implementiert werden, wenn ein Nanoimprinting Setup zur Verfügung. Nanomoulding bietet die Möglichkeit, generalisiert werden, um viele andere funktionelle Materialien, Materialien Stapeln und sogar komplette Geräte, vorausgesetzt, dass das Formmaterial gewählt wird, dass es kompatibel mit dem Materialabscheidungs-Prozess (en) ist. Als Beispiel sei hier vorliegenden nanomoulding aus transparentem leitfähigem Zinkoxid (ZnO)-Elektroden abgeschieden durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), die ihre Anwendung auf Lichteinfang in Solarzellen 5 erweitern finden.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare (optional) </td></tr><tr><td> Nanoimprinting Harz </td><td> Mikroresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-Trichlorsilan Antiadhäsionsmittel </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 448.931-10G </td><td></td></tr><tr><td> Glasobjektträger </td><td> Schott </td><td> AF32 eco </td><td> 0,5 mm </td></tr><tr><td> Polyethylennaphthalat (PEN) Blätter </td><td> Goodfellow </td><td> ES361090 </td><td> 0,125 mm </td></tr><tr><td> (C 2 H 5) 2 Zn </td><td> Akzo Nobel </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ag Zerstäubertarget 4N </td><td> Heraeus </td><td> 81062165 </td><td></td></tr><tr><td> B 2 H 6, SiH 4, H 2, B (CH 3) 3, PH 3, CH 4, CO 2 </td><td> Messer </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> EQUIPMENT </td></tr><tr><td> Nanoimprint-System </td><td> Home-gebaut </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LP-CVD-System </td><td> Home-gebaut </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD-System </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 B </td><td></td></tr><tr><td> PE-CVD-Reaktor </td><td> Indeotec </td><td> Octopus I </td><td></td></tr><tr><td> SEM </td><td> JEOL </td><td> JSM-7500 TFE </td><td></td></tr><tr><td> AFM </td><td> Digital Instruments </td><td> Nanoscope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting

Wir beschreiben eine nanomoulding Technik, die Low-Cost-nanoskalige Strukturierung funktionaler Materialien, Materialien Stacks und voller Geräten ermöglicht. Nanomoulding mit Layer Übertragung kombiniert ermöglicht die Replikation von beliebigen Oberflächenstrukturen von einem Master-Struktur auf die funktionelle Material. Nanomoulding kann auf jedem Nanoimprinting Setup durchgeführt werden und kann auf eine Vielzahl von Materialien und Abscheidungsverfahren aufgebracht werden. Insbesondere zeigen wir die Herstellung von gemusterten transparenten Zink-Oxid-Elektroden für Licht Trapping Anwendungen in Solarzellen.

<html> Abbildung 3 fasst einige anschauliche Beispiele für nanomoulded Strukturen. Eine ZnO Masterstruktur durch CVD auf Glas gezogen wird in (a) gezeigt. Die entsprechende nanomoulded ZnO Replik ist in (d) gezeigt. Vergleich der lokalen Höhe (g) und des Winkels (j) Histogramme von AFM-Bilder extrahiert offenbaren die hohe Wiedergabetreue des nanomoulding Prozess. Analoge Ergebnisse werden für ein eindimensionales Gitter durch Interferenz-Lithographie (b, e, h, k) und anodisch strukturierten Aluminium...

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Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Wir beschreiben eine nanomoulding Technik, die Low-Cost-nanoskalige Strukturierung funktionaler Materialien, Materialien Stacks und voller Geräten ermöglicht. Nanomoulding kann auf jedem Nanoimprinting Setup durchgeführt werden und kann auf eine Vielzahl von Materialien und Abscheidungsverfahren aufgebracht werden.

Nanomoulding von Functional Materials, ein vielseitiges Complementary Pattern Replication Methode zur Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Mit Neutron Spin Echo Gelöste Grazing Incidence Scattering zur Untersuchung organischer Solarzellenmaterialien

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Forschung

Ingenieurwesen

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting Protokolle für die Herstellung von Aluminium-Schäume Offenzellige vom Replikations Technik und der Auswirkungen auf die Porosität

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

Vorbereitung und Reaktivität von Gaslose Nanostrukturierte Energetische Materialien

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Synthese und Funktionalisierung von 3D-Graphen-Nano Materialien: Graphene Aerogele und Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Erweiterte Experimentelle Methoden für Niedertemperatur-Magneto Messung der Novel Materials

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Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Standardisierte Methode für Collection Efficiency Messung von Wipe-sampling of Trace Explosiven

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

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Eine neuartige Methode für<em&gt; In Situ</em&gt; Elektromechanische Charakterisierung von nanoskaligen Proben

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Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

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Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

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