Nanomoulding de Materiais Funcionais, um método de replicação Versátil Complementar Padrão para nanoimpressão
Summary
Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição.
Abstract
Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding combinada com a transferência da camada permite a replicação de padrões de superfície a partir de uma estrutura arbitrárias mestre para o material funcional. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição. Em particular, demonstrar a fabricação de eletrodos de óxido de zinco estampados transparentes para aplicações leves de aprisionamento em células solares.
Introduction
Microusinagem ganhou importância enorme em muitas áreas de nanotecnologia e ciências aplicadas. Geração de padrões é o primeiro passo e pode ser realizada por abordagens de cima para baixo, como a litografia por feixe de elétrons ou de baixo para cima abordagens baseadas em auto-montagem de métodos tais como a litografia de nanoesferas ou copolímero em bloco de litografia 1. Tão importante quanto a geração de padrões é a replicação padrão. Além fotolitografia, nanoimpressão (Figura 1) tem emergido como uma alternativa promissora, em particular adequado para a modelação de alto rendimento de grande área a baixo custo em nanoescala 2-4. Enquanto fotolitografia requer uma máscara padronizada, nanoimpressão se baseia em uma estrutura pré-fabricada mestre. Transferência de padrão do mestre é normalmente realizada em um termoplástico ou um polímero ou UV-curável termicamente. No entanto, existem muitos casos em que é desejável para transferir o padrão directamente sobre um material funcional.
<classe p = "jove_content"> Aqui descrevemos um método baseado em replicação e transferência nanomoulding camada (Figura 2) que, recentemente introduzida em Ref. 5 para transferir os padrões em nanoescala para eléctrodos de óxido de zinco funcionais. O nosso método de nanomoulding pode ser facilmente implementado, se uma instalação de nanoimpressão está disponível. Nanomoulding oferece o potencial de ser generalizada para muitos outros materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos, mesmo completa, desde que o material do molde é escolhido de tal forma que é compatível com o processo de deposição de material (es). Como exemplo, aqui presentes nanomoulding de condutor transparente de óxido de zinco (ZnO) eletrodos depositados por deposição química a vapor (CVD), que encontram a sua aplicação para melhorar a captura de luz em células solares 5.Protocol
Representative Results
Discussion
Nanomoulding permite a transferência de nanopatterns sobre arbitrárias materiais funcionais. Comparação das etapas de processamento individuais da Figura 1 e 2 revela a estreita relação entre nanomoulding e nanoimpressão. A principal diferença entre nanomoulding e nanoimpressão é a etapa de deposição de material adicional na Figura 2e. O fluxo do processo restante é idêntico. Nanomoulding pode, portanto, ser realizada em qualquer configuração nanoimpress…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem M. Leboeuf para a assistência com o, AFM W. Lee para o mestre de alumínio texturizado e anodicamente o Escritório Federal Suíço de Energia eo Swiss National Science Foundation para financiamento. Uma parte deste trabalho foi realizado no âmbito do projecto FP7 "Fast Track", financiado pela CE ao abrigo da convenção de subvenção não 283,501.
Materials
| Name of the Reagent | Company | Catalogue Number | Comments (optional) |
| Nanoimprinting resin | Microresist | Ormostamp | |
| (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane, anti-adhesion agent | Sigma Aldrich | 448931-10G | |
| Glass slides | Schott | AF32 eco | 0.5 mm |
| Polyethylene naphtalate (PEN) sheets | Goodfellow | ES361090 | 0.125 mm |
| (C2H5)2Zn | Akzo Nobel | ||
| Ag sputter target 4N | Heraeus | 81062165 | |
| B2H6, SiH4, H2, B(CH3)3, PH3, CH4, CO2 | Messer | ||
| EQUIPMENT | |||
| Nanoimprinting system | Home-built | ||
| LP-CVD system | Home-built | ||
| PVD system | Leybold | Univex 450 B | |
| PE-CVD reactor | Indeotec | Octopus I | |
| SEM | JEOL | JSM-7500 TFE | |
| AFM | Digital Instruments | Nanoscope 3100 |
References
- Geissler, M., Xia, Y. Patterning: Principles and Some New Developments. Advanced Materials. 16 (15), 1249-1269 (2004).
- Guo, L. J. Nanoimprint Lithography: Methods and Material Requirements. Advanced Materials. 19, 495-513 (2007).
- Ahn, S. H., Guo, L. J. Large-Area Roll-to-Roll and Roll-to-Plate Nanoimprint Lithography: A Step toward High-Throughput. Application of Continuous Nanoimprinting. ACS Nano. 3 (8), 2304-2310 (2009).
- Battaglia, C., Escarré, J., et al. Nanoimprint Lithography for High-Efficiency Thin-Film Silicon Solar Cells. Nano Letters. 11, 661-665 (2011).
- Battaglia, C., Escarré, J., et al. Nanomoulding of Transparent Zinc Oxide Electrodes for Efficient Light Trapping in Solar Cells. Nature Photonics. 5, 535-538 (2012).
- Escarré, J., Söderström, K., et al. High Fidelity Transfer of Nanometric Random Textures by UV Embossing for Thin Film Solar Cells Applications. Solar Energy Materials & Solar Cells. 95, 881-886 (2011).
- Faÿ, S., Feitknecht, L., Schlüchter, R., Kroll, U., Vallat-Sauvain, E., Shah, A. Rough ZnO layers by LP-CVD process and their effect in improving performances of amorphous and microcrystalline silicon solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, 2960-2967 (2006).
- Zhao, X. -. M., Xia, Y., Whitesides, G. M. Fabrication of Three-Dimensional Micro-Structures: Microtransfer Molding. Advanced Materials. 8, 837-840 (1996).
- Hampton, M. J., Williams, S. S., et al. The Patterning of Sub-500 nm Inorganic Oxide Structures. Advanced Materials. 20, 2667-2673 (2008).
- Bass, J. D., Schaper, C. D., et al. Transfer Molding of Nanoscale Oxides Using Water-Soluble Templates. ACS Nano. 5 (5), 4065-4072 (2011).
- Escarré, J., Nicolay, S., et al. Nanomoulded front ZnO contacts for thin film silicon solar cell applications. , (2012).
- Sontheimer, T., Rudigier-Voigt, E., Bockmeyer, M., Klimm, C., Schubert-Bischoff, P., Becker, C., Rech, B. Large-area fabrication of equidistant free-standing Si crystals on nanoimprinted glass. Phys. Status Solidi. RRL. 5, 376-379 (2011).
