Micropunching lithographie pour la génération de micro-et submicronique des motifs sur des substrats polymères
Summary
Une approche lithographie micropunching est développé pour générer des micro-et submicroniques-modèles sur le dessus, flancs et surfaces inférieures de substrats polymères. Il surmonte les obstacles de la structuration des polymères conducteurs et générer des modèles de paroi latérale. Cette méthode permet la fabrication rapide des fonctionnalités multiples et est libre de la chimie agressive.
Abstract
Polymères conducteurs ont attiré une grande attention depuis la découverte de la conductivité élevée dans le polyacétylène dopé en 1977 1. Ils offrent les avantages de faible poids, la couture facile de propriétés et un large éventail d'applications 2,3. En raison de la sensibilité de polymères conducteurs aux conditions environnementales (par exemple, l'air, des solutions d'oxygène, l'humidité, de température élevée et chimiques), des techniques de lithographie présenter des défis techniques importants lorsque l'on travaille avec ces 4 matériaux. Par exemple, les méthodes actuelles de photolithographie, comme l'ultra-violet (UV), sont impropres à la structuration des polymères conducteurs en raison de l'implication des humides et / ou des procédés de gravure sèche dans ces méthodes. En outre, actuels micro / nanosystèmes ont principalement une forme plane 5,6. Une couche de structures est construit sur les surfaces supérieures d'une autre couche de fonctionnalités fabriqués. Plusieurs couches de ces structures sont empilées pour former de nombreux dispositifs surun substrat commun. Les surfaces de parois latérales des microstructures n'ont pas été utilisés dans des dispositifs construction. D'autre part, les modèles latérales pouvaient être utilisés, par exemple, de construire en 3-D des circuits, de modifier les canaux fluidiques et directe de croissance horizontale de nanofils et de nanotubes.
Une méthode macropunching a été appliquée dans l'industrie manufacturière pour créer macropatterns dans un métal en feuille pour plus de cent ans. Motivé par cette approche, nous avons développé un procédé de lithographie micropunching (MPL) à surmonter les obstacles de la structuration des polymères conducteurs et générer des modèles de paroi latérale. Comme la méthode macropunching, la MPL comprend également deux opérations (Fig. 1): (i) de coupe, et (ii) de dessin. La "coupe" opération a été appliquée à trois motifs polymères conducteurs 4, le polypyrrole (PPy), poly (3,4-ethylenedioxythiophen)-poly (4-styrènesulfonate) (PEDOT) et la polyaniline (PANI). Il a également été employé pour créer des microstructures Al 7. Les microstructures fabriquées de polymères conducteurs ont été utilisés comme l'humidité 8, chimiques 8, 9 et du glucose capteurs. Microstructures combinés d'Al et de polymères conducteurs ont été employées pour fabriquer des condensateurs et des hétérojonctions divers 9,10,11. La "coupe" opération a également été appliquée pour générer submicroniques-modèles, tels que 100 – et 500-nm à l'échelle lignes PPy ainsi que de 100 nm à l'échelle fils Au. Le "dessin" opération a été utilisée pour deux applications: (i) produire des modèles Au flanc de polyéthylène haute densité (PEHD) canaux qui pourraient être utilisés pour la construction 3D de microsystèmes 12,13,14, et (ii) fabriquer des polydiméthylsiloxanes (PDMS) micropiliers sur des substrats en PEHD pour augmenter l'angle de contact du canal 15.
Protocol
Discussion
Informations de dépannage: Les points critiques en matière de production de micropatterns simples et multi-couches de polymères conducteurs et des métaux en utilisant la "coupe" l'exploitation: (1) Température de gaufrage assure la fluidité de la couche intermédiaire PMMA qui génère des résultats optimaux. Il est conseillé de commencer à la limite inférieure de la gamme et d'augmenter la température progressivement si les résultats souhaités ne sont pas atteints. Trop h…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu en partie par NSFDMI-0508454, la norme NSF / LEQSF (2006)-Pfund-53, NSF-CMMI-0811888, et NSF-CMMI-0900595 subventions.
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
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