Name: nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting
Uploaded: 2013-01-23T12:00:00
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Os autores agradecem M. Leboeuf para a assistência com o, AFM W. Lee para o mestre de alumínio texturizado e anodicamente o Escritório Federal Suíço de Energia eo Swiss National Science Foundation para financiamento. Uma parte deste trabalho foi realizado no âmbito do projecto FP7 &quot;Fast Track&quot;, financiado pela CE ao abrigo da convenção de subvenção não 283,501.

1. Fabricação de Moldes Usamos a nossa configuração nanoimpressão casa construída para a fabricação do molde negativo Ref seguinte. 6, mas qualquer configuração de nanoimpressão alternativa irá funcionar bem. Alternativamente um molde funcionalizada polidimetilsiloxano (PDMS) também pode funcionar. <ol><li> Fabricar ou comprar um mestre adequado transportando o padrão de nanoescala a ser transferido. Em princípio, qualquer mestre adequado para nanoimpressão irá ...

<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 permite a transferência de nanopatterns sobre arbitrárias materiais funcionais. Comparação das etapas de processamento individuais da Figura 1 e 2 revela a estreita relação entre nanomoulding e nanoimpressão. A principal diferença entre nanomoulding e nanoimpressão é a etapa de deposição de material adicional na Figura 2e. O fluxo do processo restante é idêntico. Nanomoulding pode, portanto, ser realizada em qualquer configuração nanoimpress...

Microusinagem ganhou importância enorme em muitas áreas de nanotecnologia e ciências aplicadas. Geração de padrões é o primeiro passo e pode ser realizada por abordagens de cima para baixo, como a litografia por feixe de elétrons ou de baixo para cima abordagens baseadas em auto-montagem de métodos tais como a litografia de nanoesferas ou copolímero em bloco de litografia 1. Tão importante quanto a geração de padrões é a replicação padrão. Além fotolitografia, nanoimpressão (Figura 1) tem emergido como uma alternativa promissora, em particular adequado para a modelação de alto rendimento de grande área a baixo custo em nanoescala 2-4. Enquanto fotolitografia requer uma máscara padronizada, nanoimpressão se baseia em uma estrutura pré-fabricada mestre. Transferência de padrão do mestre é normalmente realizada em um termoplástico ou um polímero ou UV-curável termicamente. No entanto, existem muitos casos em que é desejável para transferir o padrão directamente sobre um material funcional. &lt;classe p = &quot;jove_content&quot;&gt; Aqui descrevemos um método baseado em replicação e transferência nanomoulding camada (Figura 2) que, recentemente introduzida em Ref. 5 para transferir os padrões em nanoescala para eléctrodos de óxido de zinco funcionais. O nosso método de nanomoulding pode ser facilmente implementado, se uma instalação de nanoimpressão está disponível. Nanomoulding oferece o potencial de ser generalizada para muitos outros materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos, mesmo completa, desde que o material do molde é escolhido de tal forma que é compatível com o processo de deposição de material (es). Como exemplo, aqui presentes nanomoulding de condutor transparente de óxido de zinco (ZnO) eletrodos depositados por deposição química a vapor (CVD), que encontram a sua aplicação para melhorar a captura de luz em células solares 5.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de Catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Resina nanoimpressão </td><td> Microresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane, agente anti-aderência </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 448931-10G </td><td></td></tr><tr><td> Lâminas de vidro </td><td> Schott </td><td> AF32 eco </td><td> 0,5 milímetros </td></tr><tr><td> Naftalato polietileno (PEN) folhas </td><td> Goodfellow </td><td> ES361090 </td><td> 0,125 milímetro </td></tr><tr><td> (C 2 H 5) 2 Zn </td><td> Akzo Nobel </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ag sputter 4N alvo </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> EQUIPAMENTOS </td></tr><tr><td> Nanoimpressão sistema </td><td> Home-construído </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LP-CVD sistema </td><td> Home-construído </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD sistema </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 B </td><td></td></tr><tr><td> PE-CVD reactor </td><td> Indeotec </td><td> Polvo 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> Instrumentos Digitais </td><td> Nanoscope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding combinada com a transferência da camada permite a replicação de padrões de superfície a partir de uma estrutura arbitrárias mestre para o material funcional. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição. Em particular, demonstrar a fabricação de eletrodos de óxido de zinco estampados transparentes para aplicações leves de aprisionamento em células solares.

<html> A Figura 3 resume alguns exemplos ilustrativos de estruturas nanomoulded. Uma estrutura mestre ZnO crescidos por CVD no vidro é mostrada em (a). O correspondente nanomoulded ZnO réplica é mostrado em (d). Comparação da altura do local (g) e (j) do ângulo histogramas extraídos de imagens de AFM revela a alta fidelidade do processo de nanomoulding. Resultados análogos são mostrados por uma grade unidimensional fabricados por litografia interferência (b, e, h, k) e alumínio anodicamente te...

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

Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição.

Nanomoulding de Materiais Funcionais, um método de replicação Versátil Complementar Padrão para nanoimpressão

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

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

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