3 D メッシュ コア構造を持つ高分子を用いた圧電振動エネルギー収穫

1 3 D メッシュ構造の作製です。 ガラス基板の洗浄 30 mm × 40 mm のガラス基板を準備します。 硫酸 150 mL を注いで、ピラニア溶液を調製 (濃度: 96%)ガラス製のビーカーです。過酸化水素溶液 50 mL を軽く追加 (濃度: 30%)。硫酸酸: 水素過酸化水素水の体積比は 3:1 であることを確認します。 保護メガネと解決策を注入中の安全のために服を着る。 クリーニング用テフロン治具でガラス基板を設定します。その後、ピラニア溶液 1 分間それを浸します。 ピラニア ソリューションに 1 分浸漬後、純粋な水に 2-3 回洗浄ガラス基板を洗浄 (2-3 回オーバーフロー)。 エアブロー付きガラス基板上の水滴を削除します。 ガラス基板上の裏側暴露の Cr マスク パターンのパターン化 RF (無線周波数) マグネトロン スパッタリング装置の部屋にガラス基板を設定します。高周波電力を 12 SCCM、チャンバー圧力を 0.5 に 250 W、Ar ガスの流量に設定 Pa、およびスパッタリング時間 11 分。RF マグネトロンスパッタ法によるガラス基板上 100-200 nm のクロムの膜を形成します。注記: 厚みによって制御されますスパッタ時間スパッタリング率条件を考慮します。 スピンコーターの商工会議所で固定ステージで基板を設定します。クロム膜上ポジ型フォトレジストの S1813 をドロップして 30 で 4,000 rpm でスピンコートによる 1-2 μ m の薄膜をコート s。 レジストを乾燥するホット プレート上で 1 分間 115 ° C でフォトレジスト コーティング基板を焼きます。 フォトマスクとフォトレジスト コーティング基板にお問い合わせください。フォトマスクに垂直方向に紫外線を公開します。被曝線量は 80 mJ/cm2、や波長 405 nm。図1 フォトマスクを使用します。 2 つの 500 mL ビーカーを準備します。TMAH の 150 mL を注ぐ (水酸化テトラメチル アンモニウム: 2.38%、溶剤: 水) 1 つのビーカーに注ぐクロム エッチング液 150 mL ソリューション (硝酸アンモニウム セリウム (iv): 16%、硝酸: 8%)他のビーカー。 TMAH 液 150 mL に基板を浸漬し、30 用フォトレジストを開発 1 分 s。 純粋な水で基板を洗浄します。 クロム エッチング液 150 mL に基板を浸すし、約 1、2 分のためのクロムのエッチングします。 純粋な水で基板を洗浄、エアブローと水滴を除去します。 硫酸 150 mL を注いで、ピラニア溶液を調製 (濃度: 96%)ガラス製のビーカーです。過酸化水素溶液 50 mL を軽く追加 (濃度: 30%)。硫酸酸: 水素過酸化水素水の体積比は 3:1 であることを確認します。注: は、解決策を注入中の安全のため手袋、衣類、保護眼鏡を着用します。ピラニア ソリューションはしばらく活動を失う、だからたびの準備します。 クリーニング用テフロン治具にガラス基板を配置します。フォトレジストを削除に 15-30 秒のピラニア溶液に浸すこと。 SU 8 コーティングのための準備 スピンコーター室内の固定ステージで基板を設定します。約 1 mL のアクリル樹脂溶液をドロップ (濃度: 10%、溶媒: トルエン) 犠牲層として作製した構造を解放する基板のクロム パターン側。30 2,000 rpm でスピンコートによる薄膜を形成し、s。 100 ° C で 10 分間焼きます。 SU 8 スプレー塗装 スプレー コーティング装置を起動、洗浄用シリンジにアセトン溶液を注ぐ。 清潔度アセトン溶液を噴霧してスプレー ノズル内の残基を削除します。注: 掃除が十分でない場合、それは噴霧時に詰まりに します。慎重にきれいに 2 回この手順を繰り返します。 スプレー塗布装置に添付されているプレートに基板を設定します。 エッジビードを防ぐエッジ カバーで基板をカバーします。 ネガ型フォトレジスト SU 8 3005 注射器に注ぐ。 セット ノズル径ノズル移動速度 120 mm までの 5 mm/s、噴霧圧力 150 kPa、60 kPa に流体の圧力、ノズルと 40 mm までの基板間の距離を 3 mm ピッチまでの距離と 45 に各層のインターバルの時間秒スプレーSU 8 多層膜基板上。同じ方法でコーティングの 10 回を繰り返します。 塗布後 5 分間立って基板のまま 10 回。注: 立っている時に SU 8 フィルムが均一にフラット化されて、混合スプレー塗装時に気泡が解放されます。 95 ° C, 60 分でホット プレートで焼きます。 10 層の厚さをマイクロ メーターで測定します。1 層の厚さを計算します。 レイヤーごと計算される膜厚からスプレー塗装の残り回数を決定します。ターゲット膜厚を達成するために厚膜を形成する多層膜をスプレーします。本研究では 40 層は 200 μ m の厚さに適用されます。 基板が多層スプレー塗布後 5 分間立ってみましょう。 240 分 95 ° C でホット プレートで焼きます。 60 分ホット プレートに SU 8 被覆基板を残すし、部屋の温度でゆっくりとクールな。 3 D メッシュ構造の形成 基板をひっくり返す、角度調整テーブルに基板を配置 (すなわち、SU 8 フィルムが下に向いている)の図 2に示すように。 基板の端をテープで固定します。 調整テーブルの角度を 45 ° に傾けます。注: 0 ° は、基板は、水平の状態を意味します。この時の角度は、スネルの法則、フォトレジスト、空気の屈折の屈折率から計算によって決定されます。入射角 45 ° で照射による構造角度 64 ° のメッシュ構造を作製しました。 UV 光源下で角度調整テーブルを配置します。 150 mJ/cm2の被曝線量と 365 の波長で基板に垂直に紫外光を適用 nm。曝露後調整テーブルの角度を 0 ° に戻すし、逆方向に 45 ° 傾斜します。垂直方向に同じ方法で紫外線を適用します。注:図 3 a、bのイラストが表示されます。 ホット プレート上基板を配置し、能の両面 (露光後ベーク) 95 ° C に温度を設定します。温度が 95 ° C 後 8 分の基板を焼く ホット プレートの電源を切ります。ホット プレートの温度はおよそ 40 ° c. に落ちるまで待つ SU 8 開発者の 150 mL を 500 mL ガラス製ビーカーに注ぐ。テフロン治具を開発するために基板を設定します。 150 mL のイソプロパノール (IPA) を別の 500 mL のガラス製のビーカーに注ぎ。 開発した約 20 ~ 30 分ほど現像時間が十分ではない場合メッシュ ボイドの不十分なオープニングにつながることを確認してください。 IPA で 2 分間洗浄治具、基板を浸します。注: SU 8 の表面がどうやら白と泥だらけの場合、開発が十分ではないことを示します。その場合は、開発ともう一度すすぎを繰り返します。完全な開発後メッシュ構造が形成された図 3 cに示すように。 ガラス基板から構造リリース 150 mL のトルエン溶液を 500 mL ガラス ビーカーに注ぐ。トルエンは室温で蒸発しやすいので、アルミ箔でビーカーをカバーします。 図 3に示すように約 3-4 h. アクリル樹脂の犠牲層をエッチング加工し、メッシュ構造を持つ SU 8 構造は、基板から解放されることを確認のためのトルエン溶液に基板を浸します。 基板に空気を吹き込むし、水分を除去します。4.3 のステップで使用されるまでは、乾燥器で保管します。 2. 圧電薄膜の作製 PVDF のシートを準備します。また、ステンレス鋼の刃とカッティング マットのカッター ナイフを準備します。 図 3 aに示すように、360 mm2シート (カンチレバーの 10 mm × 30 mm と 6 mm × 10 mm の電気的接続のため)、デバイス図形に PVDF のシートをカットします。 セルロース ワイパー付きシャーレに切口の PVDF フィルムを配置します。乾燥器に保存します。 3. メッシュ構造と圧電フィルムの接着基板の作製 PDMS の 1 mL の遠心管に硬化剤主剤の 10 mL を注ぐ (すなわち、おおよその容積比は 10:1)。 惑星の攪拌と脱泡機で遠心管を設定し、1 分の両方のソリューションをミックスします。 2 つ 30 mm × 40 mm のガラス基板を準備します。 スピンコーター室内の固定ステージでガラス基板を設定します。ガラス基板上に PDMS ソリューションを削除します。図 3 eに示すように、4,000 rpm でスピンコートによる PDMS 膜を形成します。 PDMS フィルムを乾燥するため 60 分間 100 ° C のホット プレートに基板を焼きます。 ホット プレートの電源を切ります。ホット プレートの温度はおよそ 40 ° c. に落ちるまで待つ 4. バイモルフ振動エネルギー収穫の作製 カット PVDF フィルム 1 つずつ、2 つの異なる PDMS 基板上に図 3 fに示すように配置します。PDMS 表面に PVDF フィルムを貼るだけで、彼らはお互いに準拠を確認します。しわは、PVDF 膜に見られている場合、ローラーを拡張します。注: これら 2 つの PVDF 膜は、 PVDF flm1およびPVDF flm2と呼ばれる、2 つの PDMS 基板PDMS sbs1とPDMS sbs2明快のために。 PVDF flm1 PDMS sbs1の配置に SU 8 3005 をドロップします。次に、図 3 gに示すように、4,000 rpm でスピンコートによる SU 8 薄膜を形成します。注: この SU 8 薄膜メッシュ構造とPVDF flm1間の接着層になります。SU 8 3005 が削除されませんでした場所は、電気の力をつける配線に使用されます。 PVDF flm1に SU 8 メッシュ構造を置き、 h 図 3に示すように、それらを結合します。 PVDF flm2 PDMS sbs2上に配置に SU 8 3005 をドロップします。その後、4.2 の手順と同じ方法で 4,000 rpm でスピンコートによる SU 8 薄膜を形成します。 PVDF flm2 PDMS sbs2からはがし、 PVDF flm1図 3 i、jのようにそれらを遵守に配置された SU 8 メッシュ構造の上に置きます。デシケータなど湿気の少ないコンテナーに保税の状態でデバイスを格納します。約 12 時間放置します。 結合 3 層PVDF flm1オフ最下層PVDF flm1と皮の下側にピンセットを入れて、SU 8 メッシュ構造、およびPVDF flm2同時に、基板から図 3 kのようです。