Nanomoulding av funktionella material, en mångsidig Kompletterande Mönster replikering Metod för Nanoimprinting
Summary
Vi beskriver en nanomoulding teknik som tillåter låg kostnad nanoskala mönstring av funktionella material, material stackar och full utrustning. Nanomoulding kan utföras på alla nanoimprinting inställning och kan tillämpas på ett brett spektrum av material och utfällningsprocesser.
Abstract
Vi beskriver en nanomoulding teknik som tillåter låg kostnad nanoskala mönstring av funktionella material, material stackar och full utrustning. Nanomoulding kombinerat med lager överföring möjliggör replikering av godtyckliga ytmönster från en master struktur på det funktionella materialet. Nanomoulding kan utföras på alla nanoimprinting inställning och kan tillämpas på ett brett spektrum av material och utfällningsprocesser. I synnerhet vi visar tillverkning av mönstrade transparenta elektroder zinkoxid för lätta fångstmetoder applikationer i solceller.
Introduction
Nanopatterning har fått en enorm betydelse inom många nanoteknik och yrkeshögskolor. Mönster generation är det första steget och kan åstadkommas genom uppifrån metoder som elektron-stråle litografi eller bottom-up metoder baserade på självorganisering metoder såsom NanoSphere litografi eller segmentsampolymer litografi 1. Lika viktigt som mönster generation är mönster replikering. Förutom fotolitografi har nanoimprinting (figur 1) fram som ett lovande alternativ speciellt lämplig för hög genomströmning stora ytor nanoskala mönstring till låg kostnad 2-4. Medan fotolitografi kräver en mönstrad mask, förlitar nanoimprinting på en prefabricerad mästare struktur. Mönster överföring från mastern utförs vanligen i en termoplast eller ett UV-eller termiskt härdbar polymer. Men det finns många fall, där det är önskvärt att överföra mönstret direkt på ett funktionellt material.
<p class = "jove_content"> Här beskriver vi en replikering baserad på nanomoulding och lager överföring (figur 2) som vi nyligen införts i ref. 5 för att överföra nanoskala mönster på funktionella elektroder zinkoxid. Vår nanomoulding metoden kan lätt genomföras om en nanoimprinting inställning är tillgänglig. Nanomoulding ger möjlighet att generaliseras till många andra funktionella material, material stackar och även kompletta anordningar, förutsatt att formen materialet väljs så att den är kompatibel med materialet nedfall process (er). Som exempel presenterar vi här nanomoulding av transparenta ledande (ZnO) Zinkoxid elektroder avsatta genom kemisk ångavsättning (CVD) som finner sin tillämpning för att förbättra ljus fångstmetoder i solceller 5.Protocol
Representative Results
Discussion
Nanomoulding tillåter överföring av nanopatterns på godtyckliga funktionella material. Jämförelse av de enskilda processteg i figur 1 och 2 visar det nära sambandet mellan nanomoulding och nanoimprinting. Den stora skillnaden mellan nanomoulding och nanoimprinting är det ytterligare materialet nedfall steg i figur 2e. Den återstående processflödet är identisk. Nanomoulding kan därför utföras på alla tillgängliga nanoimprinting inställningar.
<p cla…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar M. Leboeuf för hjälp med AFM, W. Lee för anodiskt präglad aluminiumplåt master och den schweiziska federala Energy Office och Swiss National Science Foundation för finansiering. En del av detta arbete genomfördes inom ramen för FP7 projektet "Fast Track" som finansieras av EG enligt bidragsavtal ingen 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).
