Summary

Micropunching litografía para la generación de microempresas y patrones de submicrónicas de sustratos poliméricos

Published: July 02, 2012
doi:

Summary

Un enfoque litografía micropunching se ha desarrollado para generar micro y submicrónicas patrones de en la parte superior, lateral y las superficies inferiores de substratos de polímeros. Supera los obstáculos de los patrones de polímeros conductores y la generación de los patrones de las paredes laterales. Este método permite una fabricación rápida de características múltiples y está libre de la química agresiva.

Abstract

Polímeros conductores han atraído gran atención desde el descubrimiento de alta conductividad en poliacetileno dopado en 1977 1. Ofrecen las ventajas de bajo peso, fácil adaptación de las propiedades y una amplia gama de aplicaciones de 2,3. Debido a la sensibilidad de los polímeros conductores a las condiciones ambientales (por ejemplo, el aire, las soluciones de oxígeno, la humedad, altas temperaturas y químicos), las técnicas litográficas presentan importantes desafíos técnicos para trabajar con estos materiales 4. Por ejemplo, los actuales métodos fotolitográficos, tales como ultra-violeta (UV), no son adecuados para modelar los polímeros conductores debido a la implicación de los procesos de grabado húmedo y / o en seco en estos métodos. Además, los actuales micro / nanosistemas principalmente tienen una forma plana 5,6. Una capa de estructuras se construye sobre las superficies superiores de otra capa de características fabricadas. Varias capas de estas estructuras se apilan para formar numerosos dispositivos sobreun sustrato común. Las superficies laterales de las microestructuras no se han utilizado en la construcción de dispositivos. Por otro lado, los patrones de las paredes laterales podrían ser utilizados, por ejemplo, para construir circuitos en 3-D, modificar los canales fluídicos y el crecimiento directo horizontal de nanocables y nanotubos.

Un método macropunching se ha aplicado en la industria manufacturera para crear macropatrones en una chapa metálica de más de cien años. Motivados por este enfoque, hemos desarrollado un método de litografía micropunching (MPL) para superar los obstáculos de los patrones polímeros conductores y la generación de los patrones de las paredes laterales. Al igual que el método macropunching, la MPL también incluye dos operaciones (Fig. 1): (i) de corte, y de dibujo (ii). El "corte" la operación fue aplicada a tres patrones de polímeros conductores 4, polipirrol (PPy), poli (3,4-ethylenedioxythiophen)-poli (4-estirenosulfonato) (PEDOT) y la polianilina (PANI). Se emplea también para crear microestructuras al 7. Las microestructuras fabricadas de polímeros conductores han sido utilizados como humedad 8, 8 química, y la glucosa sensores 9. Microestructuras combinados de Al y polímeros conductores han sido empleados para fabricar capacitores y heterouniones diversos 9,10,11. El "corte", la operación también se aplicó para generar submicrónicas de patrones, como la 100 – y 500 nm de ancho líneas de PPy, así como de 100 nm de ancho-cables Au. El "dibujo" la operación fue empleada para dos aplicaciones: (i) producen patrones de Au laterales de polietileno de alta densidad (HDPE) de canales que podrían ser utilizados para la construcción de microsistemas 3D 12,13,14, y (ii) fabricar polidimetilsiloxano (PDMS) micropilares sobre sustratos de HDPE para aumentar el ángulo de contacto del canal 15.

Protocol

A. Esquema de la MPL El método incluye macropunching "corte" y las operaciones de "dibujar". El "corte" operación adopta moldes de estructuras convexas de bordes afilados e incluye tres pasos básicos (Fig. 1 (A1-A3)). En primer lugar, colocar una hoja de metal sobre un substrato rígido (Fig. 1 (A1)). En segundo lugar, traer un molde de Si y el sustrato en contacto físico con una fuerza elevada. Durante esta segunda etapa, la …

Discussion

Solución de problemas de información: Los puntos críticos en materia de generación de micropatrones individuales y múltiples capas de polímeros conductores y los metales a través del "corte" la operación: (1) La temperatura de relieve asegura la fluidez de la capa intermedia PMMA que genera los mejores resultados. Es aconsejable para iniciar en el límite inferior del intervalo de temperatura y aumentar gradualmente si los resultados deseados no se consiguen. Demasiado alta temperatura…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado en parte a través NSFDMI-0508454, NSF / LEQSF (2006)-Pfund-53, la NSF-CMMI-0.811.888, y subvenciones de la NSF-CMMI-0900595.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
PMMA Sigma-Aldrich Co. 495C9 The solvent is cholorobenzene. Handle PMMA solution under a fume hood with adequate ventilation. Do not breathe the vapor. Refer to MSDS for safe handling instructions.
PPy Sigma-Aldrich Co. 5% by weight in water. Used as received.
PEDOT-PSS H. C. Starck Co. Baytron P HC V4 Proprietary solvent. Used as received.
SPANI Sigma-Aldrich Co. Water soluble form. Used as received.
Hot embossing machine JenoptikMikrotechnik Co. HEX 01/LT  
Sputter machine Cressington Co. 208HR  
FIB machine Zeiss Co. FIB Crossbeam 1540 XB  
Spin coater Headway Reseach Co. PWM32-PS-R790 Spinner System  
RIE machine Technics MicroRIE Co.  
Photoresist Shipley Co. S1813  
PDMS Dow Corning Sylgard 184 Silicone elastomer kit  
HDPE sheet US Plastic Incorporate  
PMMA sheet Cyro Co.  
Double-sided adhesive tape Scotch Co.  
Single-sided tape Delphon Co. Ultratape # 1310  
Glass micropipettes FHC Co. 30-30-1  
Clip Office Depot Co. Bulldog clip  
Humidifier Vicks Co. Filter free humidifier  

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates. J. Vis. Exp. (65), e3725, doi:10.3791/3725 (2012).

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