Name: metal-assisted electrochemical nanoimprinting of porous and solid silicon wafers
Uploaded: 2022-02-08T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers at JoVE.com

Dr. Keng Hsu'yu (Louisville Üniversitesi) bu çalışmayla ilgili öngörüler için kabul ediyoruz; Illinois Üniversitesi Frederick Seitz Laboratuvarı ve anısına personel scott Maclaren; Arizona Eyalet Üniversitesi'nin LeRoy Eyring Katı Hal Bilimi Merkezi; ve Bis grove Bursiyerleri Ödülü altında Arizona Bilim Vakfı.

DİkKAT: Uygun güvenlik uygulamalarını ve kişisel koruyucu ekipmanları (örneğin laboratuvar önlüğü, eldivenler, güvenlik gözlükleri, kapalı ayak ayakkabısı) kullanın. Bu prosedür, son derece tehlikeli bir kimyasal olan ve ek kişisel koruyucu ekipman (örneğin, bir yüz kalkanı, doğal kauçuk önlük ve el, bilek ve ön kollarını kaplayan ikinci bir çift nitril eldiven) gerektiren HF asidi (%48 wt) kullanır.
1. Mac-künye için damga hazırlığı
<ol><li>
P...

<ol>
	<li>Ning, H., 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-Printing+of+Tunable+Porous+Silicon+Microcavities+with+Embedded+Emitters.">Transfer-Printing of Tunable Porous Silicon Microcavities with Embedded Emitters.</a> ACS Photonics. 1 (11), 1144-1150 (2014).</li><li>Hirschman, K. D., Tsybeskov, L., Duttagupta, S. P., Fauchet, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-based+light+emitting+devices+integrated+into+microelectronic+circuits.">Silicon-based light emitting devices integrated into microelectronic circuits.</a> Nature. 384, 338-341 (1996).</li><li>Cho, 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=Nanoscale+Origami+for+3D+Optics.">Nanoscale Origami for 3D Optics.</a> Small. 7 (14), 1943-1948 (2011).</li><li>Azeredo, B. P., 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=Silicon+nanowires+with+controlled+sidewall+profile+and+roughness+fabricated+by+thin-film+dewetting+and+metal-assisted+chemical+etching.">Silicon nanowires with controlled sidewall profile and roughness fabricated by thin-film dewetting and metal-assisted chemical etching.</a> Nanotechnology. 24 (22), 225305-225312 (2013).</li><li>Lin, C., Tsai, M., Wei, W., Lai, K., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Packaging+Glass+with+a+Hierarchically+Nanostructured+Surface:+a+universal+method+to+achieve+selfcleaning+omnidirectional+solar+cells.">Packaging Glass with a Hierarchically Nanostructured Surface: a universal method to achieve selfcleaning omnidirectional solar cells.</a> ACS Nano. 10 (1), 549-555 (2016).</li><li>Park, K. C., 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=Nanotextured+Silica+Surfaces+with+Robust+Superhydrophobicity+and+Omnidirectional+Broadband+Supertransmissivity.">Nanotextured Silica Surfaces with Robust Superhydrophobicity and Omnidirectional Broadband Supertransmissivity.</a> ACS Nano. 6 (5), 3789-3799 (2012).</li><li>Kim, J., Joy, D. C., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+resist+thickness+and+etch+depth+for+fabrication+of+3D+structures+in+electron-beam+grayscale+lithography.">Controlling resist thickness and etch depth for fabrication of 3D structures in electron-beam grayscale lithography.</a> Microelectronics Engineering. 84 (12), 2859-2864 (2007).</li><li>Deng, S., Zhang, Y., Jiang, S., Lu, 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+silicon+structure+with+smooth+curved+surfaces.">Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces.</a> Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 15 (3), 0345031-0345036 (2016).</li><li>Azeredo, B. P., Lin, Y., Avagyan, A., Sivaguru, M., Hsu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Imprinting+of+Porous+Silicon+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching.">Direct Imprinting of Porous Silicon via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> Advanced Functional Materials. 26 (17), 2929-2939 (2016).</li><li>Azeredo, B., Hsu, K., Ferreira, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Electrochemical+Imprinting+of+Sinusoidal+Linear+Gratings+into+Silicon.">Direct Electrochemical Imprinting of Sinusoidal Linear Gratings into Silicon.</a> The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-6 (2016).</li><li>Li, H., Niu, J., Wang, G., Wang, E., Xie, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Production+of+Silicon+Nanostructures+with+Electrochemical+Nanoimprinting.">Direct Production of Silicon Nanostructures with Electrochemical Nanoimprinting.</a> ACS Applied Electronic Materials. 1 (7), 1070-1075 (2019).</li><li>Kim, K., Ki, B., Choi, K., Lee, S., Oh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resist-Free+Direct+Stamp+Imprinting+of+GaAs+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching.">Resist-Free Direct Stamp Imprinting of GaAs via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 11 (14), 13574-13580 (2019).</li><li>Zhang, 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=Contact+electrification+induced+interfacial+reactions+and+direct+electrochemical+nanoimprint+lithography+in+n-type+gallium+arsenate+wafer.">Contact electrification induced interfacial reactions and direct electrochemical nanoimprint lithography in n-type gallium arsenate wafer.</a> Chemical Science. 8, 2407-2412 (2017).</li><li>Zhan, 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=Electrochemical+micro/nano-machining:+principles+and+practices.">Electrochemical micro/nano-machining: principles and practices.</a> Chemical Society Reviews. 46 (5), 1526-1544 (2017).</li><li>Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-assisted+chemical+etching+in+HF+/+H2O2+produces+porous+silicon.">Metal-assisted chemical etching in HF / H2O2 produces porous silicon.</a> Applied Physics Letters. 77 (16), 2572-2574 (2000).</li><li>Chartier, C., Bastide, S., Levy-Clement, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-assisted+chemical+etching+of+silicon+in+HF+-+H2O2.">Metal-assisted chemical etching of silicon in HF - H2O2.</a> Electrochimica Acta. 53, 5509-5516 (2008).</li><li>Chattopadhyay, S., Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-plane+control+of+morphology+and+tunable+photoluminescence+in+porous+silicon+produced+by+metal-assisted+electroless+chemical+etching.">In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching.</a> Journal of Applied Physics. 91 (9), 6134-6140 (2002).</li><li>Torralba, E., 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=3D+patterning+of+silicon+by+contact+etching+with+anodically+biased+nanoporous+gold+electrodes.">3D patterning of silicon by contact etching with anodically biased nanoporous gold electrodes.</a> Electrochemistry Communications. 76, 79-82 (2017).</li><li>Bastide, 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=3D+Patterning+of+Si+by+Contact+Etching+With+Nanoporous+Metals.">3D Patterning of Si by Contact Etching With Nanoporous Metals.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 1-13 (2019).</li><li>Sharstniou, A., Niauzorau, S., Ferreira, P. M., Azeredo, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+nanoimprinting+of+silicon.">Electrochemical nanoimprinting of silicon.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (21), 10264-10269 (2019).</li><li>Niauzorau, S., Ferreira, P., Azeredo, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Porous+Noble+Metal+Films+with+Tunable+Porosity+by+Timed+Dealloying.">Synthesis of Porous Noble Metal Films with Tunable Porosity by Timed Dealloying.</a> The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-4 (2018).</li><li>Geyer, N., 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=Model+for+the+Mass+Transport+During+Metal-Assisted+Chemical+Etching+with+Contiguous+Metal+Films+As+Catalysts.">Model for the Mass Transport During Metal-Assisted Chemical Etching with Contiguous Metal Films As Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (24), 13446-13451 (2012).</li><li>Li, L., Liu, Y., Zhao, X., Lin, Z., Wong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniform+Vertical+Trench+Etching+on+Silicon+with+High+Aspect+Ratio+by+Metal-Assisted+Chemical+Etching+Using+Nanoporous+Catalysts.">Uniform Vertical Trench Etching on Silicon with High Aspect Ratio by Metal-Assisted Chemical Etching Using Nanoporous Catalysts.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (1), 575-584 (2014).</li></ol>

Mac-Imprint pulları ve önceden belirlenmiş Si çipleri (p-type, [100] oryantasyon, 1-10 Ohm⭐cm) sırasıyla protokolün 1 ve 2. 3D hiyerarşik desenler içeren pullara sahip önceden belirlenmiş Si çipinin Mac-Imprint'i protokolün bölüm 3'üne göre gerçekleştirilmiştir (Şekil 9). Şekil 9a'da gösterildiği gibi, Mac-Künyenin farklı konfigürasyonları uygulandı: katı Au (solda) ile katı Si, katı Au (orta)9...

Yarı iletkenlerin üç boyutlu mikro ve nano ölçekli desenlenmesi ve dokulaştırılması, optoelektronik1,2, fotonik3, antireflektif yüzeyler4, süper hidrofobik ve kendi kendini temizleyen yüzeyler5,6 gibi çeşitli alanlarda çok sayıda uygulama sağlar. Prototipleme ve seri üretim 3D ve hiyerarşik desenler, 20 nm altı çözünürlüğe sahip yumuşak litografi ve nanoimprinting litografi ile polimerik filmler için başarıyla gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, bu tür 3D polimerik desenlerin Si'ye aktarılması, reaktif iyon gravür sırasında bir maske deseninin gravür seçiciliğini gerektirir ve böylece en boy oranını sınırlar ve taraklama etkileri nedeniyle şekil bozulmalarına ve yüzey pürüzlerine neden olur7,8.
Gözenekli9 ve katı Si gofretlerin10,11 ve katı GaAs gofretlerinin paralel ve doğrudan deseni için Mac-Imprint adı verilen yeni bir yöntem elde edilmiştir12,13,14. Mac-Imprint, HF ve oksidandan (örneğin, Si Mac-Imprint durumunda H2O2) oluşan bir gravür çözeltisi (ES) varlığında 3D özelliklere sahip alt tabaka ve asil metal kaplı damga arasında temas gerektiren temas tabanlı bir ıslak gravür tekniğidir. Gravür sırasında aynı anda iki reaksiyon meydana gelir15,16: katodik reaksiyon (yani, pozitif yük taşıyıcılarının [deliklerin] üretildiği ve daha sonra Si17'ye enjekte edildiği asil metaldeki H2O2 azaltması) ve anodik reaksiyon (yani, deliklerin tüketilmesi sırasında Si çözünmesi). Yeterli temas süresinden sonra, damganın 3D özellikleri Si gofretine kazınmıştır. Mac-Imprint, yüksek verim, roll-to-plate ve roll-to-roll platformları ile uyumluluk, amorf, mono ve polikristal Si ve III-V yarı iletkenler gibi geleneksel litografik yöntemlere göre çok sayıda avantaja sahiptir. Mac-Imprint pulları birden çok kez yeniden kullanılabilir. Ayrıca, yöntem çağdaş doğrudan yazma yöntemleriyle uyumlu bir alt 20 nm gravür çözünürlüğü sağlayabilir.
Yüksek doğrulukta baskı elde etmenin anahtarı, gravür cephesine (yani katalizör ve substrat arasındaki temas arayüzü) difüzyon yoludur. Azeredo ve ark.9'un çalışmaları ilk olarak ES difüzyonunun gözenekli bir Si ağı aracılığıyla etkinleştirildiğini gösterdi. Torralba ve ark.18, katı Si Mac-Imprint gerçekleştirmek için ES difüzyon gözenekli bir katalizör ile etkinleştirildiğini bildirdi. Bastide ve ark.19 ve Sharstniou ve ark.20, ES difüzyonu üzerindeki katalizör gözeneklilik etkisini daha fazla araştırdılar. Böylece, Mac-Imprint kavramı farklı difüzyon yollarına sahip üç yapılandırmada test edilmiştir.
İlk konfigürasyonda, katalizör ve substrat katıdır ve ilk difüzyon yolu sağlamaz. Reaktan difüzyonunun olmaması, katalizör-Si arayüzünün kenarındaki substratta gözenekli bir Si tabakası oluşturan baskı sırasında ikincil bir reaksiyona yol açar. Reaktanlar daha sonra tükenir ve reaksiyon durur, bu da damga ve substrat arasında ayırt edilebilir bir desen aktarımı doğruluğuna neden olmaz. İkinci ve üçüncü konfigürasyonlarda, difüzyon yolları, substratta (yani gözenekli Si) veya katalizörde (yani gözenekli altın) tanıtılan gözenekli ağlar aracılığıyla etkinleştirilir ve yüksek desen aktarım doğruluğu elde edilir. Bu nedenle, gözenekli malzemelerle toplu taşıma, reaktanların ve reaksiyon ürünlerinin temas arayüzüne ve kontak arayüzünden uzağa yayılmasında kritik bir rol oynar9,18,19,20. Şekil 1'de üç yapılandırmanın da şeması gösterilmiştir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61040/61040fig1.jpg"> Şekil 1: Mac-Künye yapılandırmalarının şemaları. Bu şekil, gözenekli malzemelerin, tepki gösteren türlerin substrat (örneğin, durum II: gözenekli Si) veya damga (örneğin, kasa III: gözenekli altından yapılmış katalizör ince film) yoluyla difüzyonunu sağlamadaki rolünü vurgulamaktadır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61040/61040fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Bu yazıda, Mac-Imprint süreci, Mac-Imprint'in kendisi ile birlikte damga hazırlama ve substrat ön işlemi de dahil olmak üzere kapsamlı bir şekilde tartışılmaktadır. Protokoldeki substrat ön işlem bölümü, si gofret temizleme ve kuru gravür ve substrat anotlama ile Si gofret desenleme (isteğe bağlı) içerir. Ayrıca, bir damga hazırlama bölümü birkaç prosedüre ayrılır: 1) Si ana kalıbının PDMS çoğaltma kalıplama; 2) PDMS desenini aktarmak için bir fotoresist katmanın UV nanoimprinting; ve 3) magnetron sputtering ile katalitik tabaka birikimi ve ardından dealloying (isteğe bağlı). Son olarak, Mac-Künye bölümünde Mac-Künyesi sonuçları (yani Si yüzey 3D hiyerarşik desenleme) ile birlikte Mac-Künye kurulumu sunulmaktadır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone, &#62;99.5%, ACS reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>67-64-1</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium fluoride, &#62;98%, ACS grade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>12125-01-8</td>
			<td>CAUTION, hazardous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide solution, 28-30%, ACS reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1336-21-6</td>
			<td>CAUTION, hazardous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 400K developer</td>
			<td>Microchemicals</td>
			<td>AZ 400K</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BenchMark 800 Etch</td>
			<td>Axic</td>
			<td>BenchMark 800</td>
			<td>Reactive ion etching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium target, 2&#34; x 0.125&#34;, 99.95% purity</td>
			<td>ACI alloys</td>
			<td>ADM0913</td>
			<td>Magnetron sputter chromium target</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CTF 12</td>
			<td>Carbolite Gero</td>
			<td>C12075-700-208SN</td>
			<td>Tube furnace</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desiccator</td>
			<td>Fisher scientific Chemglass life sciences</td>
			<td>CG122611</td>
			<td>Desiccator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F6T5/BLB</td>
			<td>Eiko</td>
			<td>F6T5/BLB 6W</td>
			<td>UV bulb</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold target, 2&#34; x 0.125&#34;, 99.99% purity</td>
			<td>ACI alloys</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Magnetron sputter gold target</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate KW-4AH</td>
			<td>Chemat tecnologie</td>
			<td>KW-4AH</td>
			<td>Leveled hotplate with uniform temperature profile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric acid, 48%, ACS reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7664-39-3</td>
			<td>CAUTION, extremly hazardous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide, 30%, ACS reagent</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>7722-84-1</td>
			<td>CAUTION, hazardous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol, &#62;99.5%, ACS reagent</td>
			<td>LabChem</td>
			<td>67-63-0</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MLP-50</td>
			<td>Transducer Techniques</td>
			<td>MLP-50</td>
			<td>Load cell</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid, 70%, ACS grade</td>
			<td>SAFC</td>
			<td>7697-37-2</td>
			<td>CAUTION, hazardous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NSC-3000</td>
			<td>Nano-master</td>
			<td>NSC-3000</td>
			<td>Magnetron sputter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide, 45%, Certified</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>1310-58-3</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rocker 800 vacuum pump, 110V/60Hz</td>
			<td>Rocker</td>
			<td>1240043</td>
			<td>Oil-free vacuum pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon master mold</td>
			<td>NILT</td>
			<td>SMLA_V1</td>
			<td>Silicon chip with pattern</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafers, prime grade</td>
			<td>University wafer</td>
			<td>783</td>
			<td>Si wafer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver target, 2&#34; x 0.125&#34;, 99.99% purity</td>
			<td>ACI alloys</td>
			<td>HER2318</td>
			<td>Magnetron sputter silver target</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SP-300</td>
			<td>BioLogic</td>
			<td>SP-300</td>
			<td>Potentiostat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPIN 150i</td>
			<td>Spincoating</td>
			<td>SPIN 150i</td>
			<td>Spin coater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPR 200-7.0 positive photoresist</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>SPR 220-7.0</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring hotplate</td>
			<td>Thermo scientific Cimarec+</td>
			<td>SP88857100</td>
			<td>General purpose hotplate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2015 negative photoresist</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>SU-8 2015</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 Silicone elastomere kit</td>
			<td>DOW</td>
			<td>4019862</td>
			<td>CAUTION, chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-LSR150B</td>
			<td>Zaber Technologies</td>
			<td>T-LSR150B-KT04U</td>
			<td>Motorized linear stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane (PFOCS), 97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>78560-45-9</td>
			<td>CAUTION, hazardous</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

metal-assisted electrochemical nanoimprinting of porous and solid silicon wafers

Metal destekli elektrokimyasal baskı (Mac-Künye), monokristal grup IV'te (örneğin, 3D mikro ve nano ölçekli özellikleri doğrudan desenleyebilen metal destekli kimyasal gravür (MACE) ve nanoimprint litografinin bir kombinasyonudur. Si) ve III-V (örneğin, GaAs) kurban şablonlarına ve litografik adımlara ihtiyaç duymadan yarı iletkenler. Bu işlem sırasında, asil bir metal katalizör ile kaplanmış yeniden kullanılabilir bir damga, metal-yarı iletken temas arayüzünde Si'nin seçici olarak kazınmasına yol açan hidroflorik asit (HF) ve hidrojen peroksit (H2O2) karışımı varlığında bir Si gofreti ile temas ettirilir. Bu protokolde, iki Mac-Imprint konfigürasyonunda uygulanan damga ve substrat hazırlama yöntemlerini tartışıyoruz: (1) Katı bir katalizöre sahip Gözenekli Si Mac-Imprint; ve (2) Gözenekli bir katalizör ile Katı Si Mac-Imprint. Bu işlem yüksek aktarım hızına sahiptir ve 20 nm altı çözünürlüğe sahip santimetre ölçeğinde paralel desenleme yapabilir. Ayrıca tek bir işlemde düşük kusur yoğunluğu ve geniş alan desenleme sağlar ve derin reaktif iyon gravür (DRIE) gibi kuru gravür ihtiyacını atlar.

Mac-Künye pullarının ve baskılı Si yüzeylerinin morfolojik özelliklerini incelemek amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri, optik mikroskop taramaları (Şekil 9) ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) taramaları (Şekil 10) elde edilmiştir. Baskılı katı Si'nin kesitsel profili, kullanılan gözenekli Au damgasınınkiyle karşılaştırıldı (Şekil 10). Mac-Imprint s?...

Watch this Scientific Journal Video about Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers at JoVE.com

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

3D mikro ölçekli özelliklerin 20 nm altı şekil doğruluğuna sahip metal destekli kimyasal baskı için katı ve gözenekli silikon gofretlere bir protokol sunulmaktadır.

Gözenekli ve Katı Silikon Gofretlerin Metal Destekli Elektrokimyasal Nanoimprintingi

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

Protokolümüz, silikon için metasurface tabanlı mikrooptik elemanların ve dalga kılavuzu teknolojilerinin tasarlanmasını sağlayan üç boyutlu hiyerarşik mikro yapıların oluşturulmasını sağlayan yeni bir desenleme yöntemi sunmaktadır. Bu protokol, polimerik ve sert kalıplardan monokristal ve gözenekli silikon gofretlere tek bir adımda 3D yapıların çoğaltıltırını sağlar. Ve aynı zamanda, her üç yönde de 100 nanometre çözünürlükleri sağlar.Gözenekli silikon ve silikonun kendisi optik biyosensörler ve kızılötesi optik cihazlar imal etmek için harika malzemelerdir. Ancak, bu tekniğin GRUP III-V yarı iletkenlerine ve hatta ötesine genişlemesini bekliyoruz. Alt tabaka ucuna damgalama ve eğme hizalaması, tek tip bir Mac baskısı için son derece önemlidir.Bu protokolden sonra, hizalama, alt tabaka ile temas halindeyken tutucuya damga monte edilerek gerçekleştirilebilir. Mac-künye için bir damga hazırlamak için, öncelikle protokolde açıklanan adımlara göre RCA-1 çözeltisini kullanarak silikon ana kalıbı temizleyin ve ardından temiz bir silikon ana kalıbı bir kurutucunun içindeki plastik bir Petri kabına yerleştirin. Plastik bir tartım teknesine birkaç damla PFOCS eklemek için plastik bir pipet kullanın ve tartım teknesini ana kalıpla yemeğin yanına yerleştirin.Vakum pompasını açın, kurutucu vanayı açın ve 30 dakika boyunca vakum uygulayın. Vakum uygulanırken, tabanı ve kürleyici maddeyi silikon elastomer kitinden 10 ila 15 dakika boyunca 10'a bir oranında karıştırmak için bir cam spatula kullanın. Kurutucunun sonunda, tartım teknesini kurutucudan ve ara parçalardan silikon ana kalıbın altından çıkarın, ardından ana kalıbı yeni hazırlanmış PDMS'nin iki ila üç milimetrelik bir tabakasıyla dikkatlice örtün.Kurutucu vanayı açtıktan sonra PDMS'yi gazdan arındırmak için, 20 dakika daha veya kabarcıklar kaybolana kadar vakum uygulayın. İkinci tahliye süresinin sonunda, yemeği 80 santigrat derecelik bir sıcak tabağa aktarın. İki saat sonra, plastik Petri kabının içindeki kürlenmiş PDMS'nin kenarlarını kırpmak için bir neşter kullanın ve PDMS kalıbını silikon ana kalıptan dikkatlice çıkarmak için cımbız kullanın.Fotoresist UV nanoimprinting için, silikon gofretten 2,5 ila 2,5 santimetrelik bir silikon çipi ayırmak için bir katip kullanın, protokolde açıklanan adımlara göre RCA-1 çözeltisi kullanarak temizleyin ve ardından temiz çipi bir spin kaplayıcıdaki vakum aynasına yerleştirin. Çipe 20 mikrometre kalınlığında bir fotoresist tabakası uygulamak için spin kaplama parametrelerini belirtildiği gibi ayarlayın ve sisteme vakum uygulamak için VAC ON tuşuna basın. Çipin ortasına 1,5 mililitre SU-8 2015 fotoresist dökün ve spin kaplayıcı kapağını kapatın.Ardından döndürmeyi başlatmak için Başlat'a basın. Dönüşün sonunda, vakumyu kapatmak için VAC KAPA'ya basın ve fotoresist kaplı çipi çıkarmak için cımbız kullanın. PDMS kalıbını fotoresist kaplı silikon çip deseni tarafına dikkatlice yerleştirin ve kalıbı çipe manuel olarak bastırın.Kalıp ve talaş için santimetrekare başına 15 gram basınç uygulamak ve kurulumu iki saat boyunca altı watt UV ışığına maruz bırakmak için PDMS'nin üzerine UV şeffaf bir cam plaka yerleştirin. Işınlama süresinin sonunda, kalıpları talaştan kürlenmiş fotoresist desenin yönüne paralel yönde yavaşça çıkarmak için cımbız kullanın. Çipe 250 nanometre kalınlığında altın/gümüş alaşım tabakası yatırmak için öncelikle metin protokolünde açıklandığı gibi 20 nanometre kalınlığında krom tabakası ve 50 nanometre kalınlığında altın tabakası biriktirin.Ardından, altın ve gümüş tabancanın deklanşörini açmak için GUN 1 OPEN'a tıklayın. İşlem süresini 16,5 dakika olarak ayarlayın ve DC ayar noktasını 58 ve RF ayar noktasını 150 olarak ayarlayın. Döndürme'yi tıklatın ve argon akış hızını dakikada 50 standart santimetreküp olarak ayarlayın.Argon, DC Tedarik ve RF Kaynağı'nın üzerine tıklayın. Sinyal platolandığında argon kontrolünü beşe ayarlayın. Kristal kalınlığı monitörünü başlatmak ve kalınlığı sırasıyla yırtmak için Sıfır kalınlıkta başlat'ı tıklatın.Zaman kontrollü işlemi başlatmak için Zamanlanmış İşlem'i tıklatın ve plaka deklanşörini açmak için PLATEN SHUTTER Solid'i tıklatın. Sıfır kalınlığı yeniden tıklatın. Püskürtme sona erdiğinde, plaka katı deklanşörini kapatmak için Katı'yı tıklatın ve magnetron sputter haznesini boşaltmak için Havalandırmaya Basın'a basın.Gümüş/altın alaşımlı Mac-künye damgasını alaşımdan çıkarmak için, önce deiyonize su ve nitrik asidi bire bir oranında cam bir beherde karıştırın ve beheri karıştırmalı bir sıcak tabağa yerleştirin. Delikli bir PTFE numune tutucuyu karışıma batırın ve çözeltiyi dakikada 100 devirde sürekli karıştırarak 65 santigrat dereceye kadar ısıtın. Çözelti hedef sıcaklığa ulaştığında, desenli altın/gümüş alaşım kaplı Mac-künye damgasını tutucuya iki ila 20 dakika boyunca yerleştirin.Alaşımsızlaştırmadan sonra, Mac-künye damgasını oda sıcaklığındaki deiyonize suda bir dakika boyunca söndürin. Alt tabaka hizalama için damga gerçekleştirmek için, elektrokimyasal hücredeki silikon çipin üzerine aşağı bakacak şekilde damga yerleştirin, damganın arkasına bir SU-8 damlası ekleyin. PTFE çubuğunu SU-8 ile temas ettirin ve iki saat boyunca UV ışığı altında kuru koşullarda yerinde kürlayın.Temas, ev konumundan yaklaşık 86 milimetredir. Mac baskı işlemi gerçekleştirmek için, protokolde açıklanan adımlara göre RCA çözeltisini kullanarak desenli silikon çipi temizleyin ve ardından bir elektrokimyasal hücrenin ortasına yerleştirin ve hücreyi Mac-künye damgalı bir PTFE çubuğunun altına yerleştirin. Hidroflorik asit ve hidrojen peroksitin gravür çözeltisini ptfe kabının içinde 17'ye bir oranında karıştırın.Beş dakika sonra, gravür çözeltisini elektrokimyasal hücreye eklemek için plastik bir pipet kullanın. Mac-künye damgasını desen çipi ile temas halinde konumlandırmak için, damgayı yaklaşık 86 milimetre aşağı getirin ve ardından istenen temas kuvvetini elde etmek için damgayı temas konumundan yaklaşık 300 ila 1.000 mikrometre aşağı taşıyın. Çubuğu ev konumuna döndürmek için Giriş'i tıklatmadan önce Mac-künye damgasını çiple bir ila 30 dakika arasında koruyun.Gravür çözeltisini hücreden dikkatlice emiş etmek için bir pipet kullanın ve baskılı silikon çipi izopropil alkol ve deiyonize su ile durulayın. Daha sonra çipi temiz kuru hava ile kurutun. Altın kaplı Mac baskı pullarının morfolojik özelliklerini ve ortaya çıkan baskılı silikon yüzeyleri incelemek için taramalı elektron mikroskop görüntüleri elde edilebilir.Bu temsili analizde, atomik kuvvet taraması ile elde edilen baskılı katı silikonun kesitsel profili, kullanılan gözenekli altın damga ile karşılaştırıldı. Mac-künye sırasında desen transferi doğruluğu ve gözenekli silikon üretimi deneysel başarıyı analiz etmek için iki ana kriterdi. Damga deseni silikona doğru bir şekilde aktarıldıysa ve Mac-künyesi sırasında gözenekli silikon üretilmediyse Mac-künyesi başarılı olarak kabul edildi.Burada, Mac-künyesi sırasında desen aktarımı sadakatinin ve gözenekli bir silikon neslinin meydana geldiği yetersiz bir deneyin sonuçları gözlemlenebilir. Silikonun Mac-baskısının, hayatı tehdit eden bir madde olan ve bir güvenlik protokolüne uymak ve uygun kişisel koruyucu ekipman giymek her şeyden önemli olan hidroflorik asit içerdiğini hatırlamak önemlidir. Toplu taşımayı kolaylaştırmak için gözenekli altın kaplı pulları kullandıktan sonra.Bu prosedürden sonra, gravür çözeltisinin veya temas kuvvetinin bileşimi, işlemin kinetiğini veya damga dayanıklılığını incelemek için değiştirilebilir.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Fonksiyonel Malzemelerin Nanomoulding, Nanoimprinting bir yönlü Tamamlayıcı Desen Çoğaltma Yöntemi

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

Mühendislik

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Organofosfor Bileşikleri Kullanma Silikon Yüzeyler ve Nanotellerin monolayer İletişim Doping

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protonsuz Li-O Elektrokimyasal Testi Protokol ve Karakterizasyonu<sub&gt; 2</sub&gt; Pil

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

Elektrokimyasal Dağlama ve Elektron Etki İyonizasyon için Sharp Field Emission Noktaları Karakterizasyonu

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Experimental Methods for Spin- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy Combined with Polarization-Variable Laser

Spin ve açı çözüldü Photoemission spektroskopisi polarizasyon değişkenli lazer ile kombine için deneysel yöntemleri

The goal of this protocol is to present how to perform spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy combined with polarization-variable 7-eV laser ...

A Silicon-tipped Fiber-optic Sensing Platform with High Resolution and Fast Response

Silikon uçlu Fiber Optik algılama peron ile yüksek çözünürlüklü ve hızlı tepki

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This ...