Mikro ve mikron altı-desen Polimer yüzeyler üzerine oluşturuluyor için Litografi Micropunching
Summary
Bir micropunching litografi bir yaklaşım oluşturmak için mikro ve Mikronaltı-desen üst, yanak ve polimer yüzeylerde alt yüzeylerinde geliştirilmiştir. Bu desenlendirme iletken polimerlerin ve yanak modelleri üretme engellerin üstesinden gelir. Bu yöntem birden fazla özelliklerin hızlı üretimi sağlayan ve agresif kimya ücretsizdir.
Abstract
İletken polimerler 1977 1 yılında katkılı poliasetilen yüksek iletkenlik keşfedilmesinden bu yana büyük ilgi çekmiştir. Onlar düşük ağırlık, özelliklerin kolay terzilik ve uygulamaları 2,3 geniş bir yelpazenin avantajlar sunmaktadır. Bu malzemeler 4 çalışırken çevre koşullarına iletken polimerlerin hassasiyeti nedeniyle (örneğin, hava, oksijen, nem, yüksek sıcaklık ve kimyasal çözümler), taşbaskı teknikleri önemli teknik zorluklar. Örneğin, ultraviyole (UV) olarak mevcut fotolitografik yöntemleri, bu yöntemlerde, ıslak ve / veya kuru aşındırma proseslerin tutulum nedeniyle desenlendirme iletken polimerler için uygun değildir. Ayrıca, mevcut mikro / nano ağırlıklı bir düzlemsel formunu 5,6 var. Yapılardan biri tabakası imal özellikleri başka bir katman en üst yüzeyleri üzerinde inşa edilmiştir. Bu yapılardan çoklu katmanlar üzerinde çok sayıda aygıt oluşturmak üzere birlikte dizilirortak bir substrat. Mikro yapıların yan yüzeyleri inşa cihazlarda kullanılan edilmemiştir. Diğer taraftan, yanak desen değiştirebilir, akışkan kanalı ve nanoteller ve nanotüplerin doğrudan yatay büyüme 3-D devreleri inşa etmek için, örneğin, kullanılan olabilir.
Bir macropunching yöntemi yüz yılı aşkın bir sac macropatterns oluşturmak için imalat sanayi uygulanmıştır. Bu yaklaşım hareketle, biz iletken polimerlerin ve yanak modelleri üreten desenlendirmenin engelleri aşmak için bir micropunching litografi yöntemi (MPL) geliştirdik. Ve (ii) çizim (i) kesme: macropunching metodu gibi, MPL da iki işlem (Şekil 1) içerir. "Kesme" işlemi desen üç iletken polimerler 4, polipirol (PPy), poli (3,4-ethylenedioxythiophen)-poli (4-styrenesulphonate) (PEDOT) ve Polianilin (PANI) uygulanmıştır. Ayrıca Al mikro 7 oluşturmak için istihdam edildi. Iletken polimerlerin imal mikroyapıları nem 8, kimyasal 8, 9 ve glikoz sensörler olarak kullanılmıştır. Al ve iletken polimerlerin Kombine mikro kapasitörler ve çeşitli heterojunctions 9,10,11 imal etmek için kullanılmıştır. "Kesme" işlemi de 100 gibi Mikronaltı-desenleri oluşturmak için uygulandı – ve 500 nm çapında polipirol hatları gibi 100 nm çapında Au teller. "Çizim" operasyonu iki uygulamalar için kullanıldı: (i) yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) 3D mikrosistemler 12,13,14 oluşturmak için kullanılabilecek kanallar Au yanak kalıplarını üretmek, ve (ii) polidimetilsiloksan (PDMS) micropillars imal HDPE yüzeylerde kanalı 15 ile temas açısı arttırmaktır.
Protocol
Discussion
Sorun giderme bilgileri: "kesme" işlemi kullanılarak polimer ve metallerin iletken tek ve çok katmanlı micropatterns nesil ilgili Kritik noktalar: (1) kabartma Sıcaklık optimum sonuçlar üretir ara PMMA tabakasının akışkanlığını sağlar. Bu aralığın alt limitten başlar ve istenen sonuçları elde değilse yavaş yavaş sıcaklığını artırmak için önerilir. Çok yüksek sıcaklıkta, kimyasal ve / veya elektrik özelliklerini değiştirmek için ileten polimer tabakası…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NSFDMI-0508454, NSF / LEQSF (2006)-Pfund-53, NSF-CMMI-0.811.888, ve NSF-CMMI-0.900.595 hibe yoluyla kısmen desteklenmiştir.
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).
