콜 로이드 리소 그래피를 사용 하 여 정기적 금 Nanocup 배열의 제작

요약

우리는 콜 로이드 석판 기법을 사용 하 여 정기적 금 nanocup 배열의 제조를 설명 하 고 nanoplasmonic 영화의 중요성을 논의.

초록

최근 몇 년 동안, 내 염료 분야 연구원은 화학 및 광학 감지 함께 새로운 nanofabrication 기법에 관련 된 흥미로운 응용 프로그램 증명으로 폭발 했다. 플라스몬 나노 금속 금과 독특한 광학 특성을 빌려주는 충전 밀도 진동의 양자 이다. 특히, 골드 및 실버 나노 입자는 보이는 스펙트럼에서 나노 입자의 표면에 지역화 된 표면 플라스몬 공명-집단 충전 밀도 진동 전시. 여기, 우리는 이방성 plasmonic nanostructures의 주기적인 배열 제작에 초점. 이러한 반-셸 (또는 nanocup) 구조 추가 독특한 빛 굽 힘 및 분극 의존 전시 수 있습니다 광학 속성을 간단한 등방성 nanostructures 수 없습니다. 연구원은 다양 한 저가 광학 장치, 표면 강화 라만 같은 응용 프로그램에 대 한 nanocups의 주기적인 배열 제작에 관심이 비 산, 그리고 표시를 조작. 우리는 콜 로이드 리소 그래피는 스핀 코팅을 사용 하 여 nanocups의 큰 주기적 배열을 쉽게 날조 하 고 상용 고분자 나노 자기 조립에 따라 확장 가능한 기법 제시. 전자 현미경과 광학 분광학 적외선 근처 (근처-적외선)를 볼 수에서 성공적인 nanocup 제조 확인 위해 수행 되었습니다. 우리는 유연 하 고, 등각 접착 필름 nanocups의 전송의 데모와 결론.

서론

하위 회절 제한 回, 향상 된 화학 탐지, 및 광학 감지^{1와 같은 다양 한 흥미로운 기술에 대 한 향상 된 nanofabrication 및 합성 기술을 함께 염료의 출현이 가져왔다 ,2,3}. 이 프로토콜, 상용 고분자 나노 금속 증 착 다음 한 에칭 단계를 사용 하 여 nanopatterned plasmonic 기판 조립 수 있는 확장 가능 하 고 상대적으로 낮은 비용 기술을 보여 줍니다. Nanopatterned 기판, 전자 빔 리소 그래피⁴, 같은 날조를 위한 다른 기법과 달리이 기술을 신속 하 고 효율적으로 확장할 수 있습니다 300mm 웨이퍼를와 넘어 최소의 노력와 사용 하는 전송 단계 유연 생산 하 고 등각 영화⁵.

로마 시대부터 우리는 그들은 정밀 하 게 분할 된다 때 특정 금속 금색과 은색 같은 화려한 광학 속성을 가질 수 있습니다 알려져 있다. 오늘, 우리는 이러한 금속 입자 효과 "지역화 표면 플라스몬 공명" 라는 전시 이해 (LSPR) 그들의 크기는 nanoscale에 접근....

프로토콜

1. 재료 준비

1. 청소를 위해 석 영 캐리어에 여러 2 인치 실리콘 웨이퍼를 배치 하 고 플라즈마 에칭 시스템에 실리콘 웨이퍼를 로드. 적어도 75 mTorr 도달할 때까지 아래로 진공 챔버를 펌프. 이 분 정도 걸릴 수 있습니다.
2. O ₂ (30 sccm) 가스의 흐름을 시작 하 고 안정 압력 허용. 15 분을 식 각 시간을 설정 합니다. 챔버 압력 안정화는 일단 시작 고주파 (RF) 13.56 m h z 250 W 플라즈마.
   참고:이 단계는 어떤 유기의 실리콘 웨이퍼를 청소 오염 및 functionalizes는 표면으로 hydroxylated (-오) 친수성 표면 보장 하는 moieties.
3. 대기 플라즈마 청소 완료 단계 동안 냉장고 (4 ° C)에서 상업적으로 구입한 폴리스 티 렌 나노 (170 nm 직경, 10% 고체, 0.5% 나트륨 라우릴 황산 염)을 제거 합니다. 실내 온도를 따뜻하게 컨테이너 허용.
4. 짧게 (1 분)와 동 sonicate (35 kHz, 1 분) 나노 응집을 최소화 하기 위해 폴리스 티 렌 나노와.
5. 깨끗 한 유리 유리병에 170 nm 폴리스 티 렌 나노의 1.0 mL를 측정 하 고 H ₂ O를 5% 고체 콜 로이드 현 탁 액 ....

결과

골드 nanocups 170 nm 직경 폴리스 티 렌 나노를 사용 하 여 준비 되었다. 107 ° C에서 2 분 동안 어 닐 링 및 165 대 75 W, 20 sccm O₂ 플라즈마 에칭 후 s, 결과 영화는 SEM (그림 1)를 사용 하 여 특징 이었다. 스핀-casted 영화의 품질을 평가, 시각적 검사-5 월에 광학 현미경 검사 법에 추가 될 사용 (그림 2). 높은-품질 영화 본질적으로 결함의 무료 되어야 합니다. 입자 경계는 일반적으로 높은-품질 영화 에서도 관찰 하지만 세부 사항에 주의 거의 포인트 결함 제거 가능 하다. 20의 스퍼터 코팅을 사용 하 여 골드의 귀착되 었 다 plasmonically-액티브 영화 및 광학 반사율 분광학 (그림 3)를 사용 하 여 특징 이었다. Pla.......

토론

이 프로토콜 plasmonic 골드 nanocups의 주기적인 배열을 날조를 위한 저비용 고 효율적인 기법을 보여 줍니다. 이 기술은 전자 빔 리소 그래피 등 집중 된 이온 살 직렬 하향식 과정을 피할 수 있기 때문에 특히 유리 하다 밀링. 발표 기술 상용 고분자 나노 자동 추가 처리를 위해 나노 크기의 서식 파일을 간단한 방식으로 조립 될 수 있다 보여줍니다.

수정 및 문제 해결:

영화 품질 가난한 경우에, 그것은 나노 솔루션을 미리 필터링 해야 합니다. 여기, 우리는 5 µ m 주사기 필터를 사용 하지만 주사기 나노 직경에 따라 0.22 μ m로 필터를 사용 하는 것이 유리할 수 있습니다. 에칭 프로세스는 원하는 광학 응답을 조정할 수 있습니다. etch의 품질 비 감동 하 고 고르게 고분자 나노를 SEM을 사용 하 여 평가 되어야 한다. 특정 시스템에 대 한 식 각 매개 변수를 설정한 일단 re.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
폴리스티렌 미세구체	Bangs Laboratories, Inc.	PS02N	170 nm – 580 nm
지름 실리콘 웨이퍼	El-CAT, Inc.	3489	300mm 두께, 한쪽 광택 [100]
접착 테이프	3M	Scotch 600
Spin coater	Laurell	WS-650-23B
Plasma etcher	Nordson March	AP-600
마이크로분광광도계	CRAIC	380-PV
Sonicator	VWR	97043-932
섬광 바이알	Wheaton	986734
5 um 주사기 필터	Millex	SLSV025LS
산소 가스	Oxarc	PO249	산업 급료 99.5% 순수성
진공 펌프	Kurt J. Lesker	Edwards 28
일회용 주사기	Air Tite Products Co.	14-817-25	1mL 용량
물	Sigma-Aldrich	W4502