Микроперфорацией литографии для генерации микро-и субмикронных структур на полимерные подложки
Summary
Микроперфорацией литографии подход разработан для создания микро-и субмикронных структур на верхней, боковой стенки и нижней поверхностях полимерных подложках. Он преодолевает препятствия структурирование проводящих полимеров и создание боковины моделей. Этот метод позволяет быстро изготовление нескольких функций и не содержит агрессивных химии.
Abstract
Проведение полимеров привлекли большое внимание с момента открытия высокой проводимости в легированных полиацетилена в 1977 году 1. Они предлагают преимущества малый вес, легко пошив свойствами и широким спектром применения 2,3. Из-за чувствительности проводящих полимеров к условиям окружающей среды (например, воздуха, кислорода, влаги, высоких температур и химических растворов), литографии представляют значительные технические проблемы при работе с этими материалами 4. Например, текущий фотолитографии методы, такие как ультрафиолетовое (УФ), непригодны для структурирования проводящих полимеров в связи с участием мокрой и / или сухой травления в этих методов. Кроме того, текущий микро / наносистем в основном имеют плоскую форму 5,6. Один слой структур построена на верхней поверхности один слой готовых функций. Несколько слоев этих структур складываются вместе, образуя многочисленные устройстваобщей подложке. На боковине поверхности микроструктур не были использованы при построении устройств. С другой стороны, боковины модели могут быть использованы, например, для создания 3-D схем, изменение жидкостных каналов и прямой горизонтальный рост нанопроводов и нанотрубок.
Macropunching метод был применен в обрабатывающей промышленности для создания macropatterns в листового металла на протяжении более ста лет. Руководствуясь этим подходом, мы разработали метод литографии микроперфорацией (MPL), чтобы преодолеть препятствия структурирование проводящих полимеров и создание боковины моделей. Как macropunching метод, MPL также включает в себя две операции (рис. 1): (I) резки, и (II), рисунок. «Нарезки» операции был применен шаблон три проводящих полимеров 4 полипиррол (PPy), поли (3,4-ethylenedioxythiophen)-поли (4-styrenesulphonate) (PEDOT) и полианилина (ПАНИ). Он также используется для создания Аль микроструктур 7. Сфабриковано микроструктур проводящих полимеров были использованы в качестве влажность 8, химической 8 и глюкозы датчиков 9. Комбинированные микроструктуры алюминия и проводящих полимеров были использованы для изготовления конденсаторов и различных гетеропереходов 9,10,11. «Нарезки» операция была применена для создания субмикронного-модели, такие как 100 – и 500-нм широкий PPy линий, а также 100 нм широкий Au проводов. "Рисунок" операции был использован для двух случаях: (I) Au боковины производят узоры на полиэтилен высокой плотности (HDPE) каналов, которые могут быть использованы для создания 3D-микросистем 12,13,14, и (II) изготовить полидиметилсилоксана (PDMS) micropillars на подложках из HDPE увеличить угол контакта канала 15.
Protocol
Discussion
Поиск и устранение неисправностей информация: Критические моменты, касающиеся поколения одно-и многослойных micropatterns проводящих полимеров и металлов с использованием «нарезки» операции: (1) Температура тиснения обеспечивает текучесть слоя промежуточных PMMA, который генерируе…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была частично поддержана через NSFDMI-0508454, NSF / LEQSF (2006) Pfund-53, NSF-CMMI-0811888, и NSF-CMMI-0900595 грантов.
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 |
References
- Menon, R. Conducting polymers: Nobel Prize in Chemistry, 2000. Current Science. 79, 1632 (2000).
- Inzelt, G., Pineri, M., Schultze, J. W., Vorotyntsev, M. A. Electron and proton conducting polymers: recent developments and prospects. Electrochimica Acta. 45, 2403 (2000).
- Adhikari, B., Majumdar, S. Polymers in sensor applications. Progress in Polymer Science. 29, 699 (2004).
- Chakraborty, A., Liu, X., Parthasarathi, G., Luo, C. An intermediate-layer lithography method for generating multiple microstructures made of different conducting polymers. Microsystem Technologies. 13 (8), 1175 (2007).
- Madou, M. . Fundamentals of Microfabrication. , (1995).
- Bustillo, J. M., Howe, R. T., Muller, R. S. Surface micromachining for microelectromechanical systems. Proceedings of the IEEE. 86, 1552 (1998).
- Liu, X., Luo, C. Intermediate-layer lithography for producing metal micropatterns. Journal of Vacuum Science and Technology B. 25, 677 (2007).
- Chakraborty, A., Luo, C. Multiple conducting polymer microwire sensors. Microsystem Technologies. 15, 1737 (2009).
- Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C., Mason, E. C., Weber, A. P. . Polypyrrole: A new patterning approach and applications. Polypyrrole: Properties, Performance and Applications. , (2011).
- Poddar, R., Luo, C. A novel approach to fabricate a PPy/p-type Si heterojunction. Solid-State Electronics. 50, 1687 (2006).
- Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C., Martingale, J. P. . Generation of all-polymeric diodes and capacitors using an innovative intermediate-layer lithography. Progress in Solid State Electronics Research. , 127-139 (2008).
- Liu, X., Luo, C. Fabrication of Au sidewall micropatterns using a Si-reinforced PDMS mold. Sensors and Actuators A. 152, 96 (2009).
- Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. Fabrication of micropatterns on the sidewalls of a thermal shape memory polystyreme block. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 095025 (2010).
- Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. Fabrication of micropatterns on channel sidewalls using strain-recovery property of a shape-memory polymer. Sensors and Actuators A. , (2011).
- Liu, X., Luo, C. Fabrication of supe-hydrophobic channels. Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 25029 (2010).
- Luo, C., Meng, F., Liu, X., Guo, Y. Reinforcement of PDMS master using an oxide-coated silicon plate. Microelectronics Journal. 37, 5 (2006).
- Luo, C., Garra, J., Schneider, T., White, R., Currie, J., Paranjape, M. Thermal ablation of PMMA for water release using a microheater. Sensors and Actuators A. 114, 123 (2004).
