Наносферная литография - Nanosphere lithography

Наносферная литография (NSL) представляет собой экономичный метод создания однослойных гексагонально плотно упакованных или аналогичных структур наноразмер Особенности. Обычно NSL применяет плоские упорядоченные массивы латексных или кремнеземных сфер нанометрового размера в качестве литографических масок для изготовления массивов наночастиц.[1] NSL использует самособирающиеся монослои сфер (обычно сделанных из полистирол, часто коммерчески доступный в виде водной суспензии) в качестве испарительных масок. Эти сферы можно депонировать несколькими способами, включая Ленгмюр-Блоджетт, Покрытие погружением, Спин-покрытие, испарение растворителя, сборка силы и граница раздела воздух-вода.[2][3][4][5] Этот метод использовался для изготовления массивов различных наноструктур, в том числе золотых наноточек с точно контролируемыми интервалами.[6]

Подготовка монослоя наносферы

Монослои наносфер, которые будут использоваться в качестве масок для литографии, могут быть созданы несколькими способами:

Покрытие из наночастиц полистирола, нанесенное методом Ленгмюра-Блоджетт
Покрытие из наночастиц полистирола, нанесенное методом Ленгмюра-Блоджетт

Ленгмюра-Блоджетт представляет собой метод осаждения, при котором наночастицы помещаются в Желоб Ленгмюра-Блоджетт плавает в водном растворе, образуя монослой. С помощью барьеров и датчика поверхностного давления частицы автоматически сжимаются до желаемой плотности упаковки. Покрытие выполняется с такой плотностью упаковки с помощью ковша с электроприводом, в то время как барьеры поддерживают желаемую плотность упаковки частиц. Преимущества метода Ленгмюра-Блоджетт включают строгий контроль плотности упаковки частиц и толщины покрытия (могут быть созданы одно- или многослойные), а также возможность нанесения покрытия на большие однородные области.[3] Подготовка маски методом Ленгмюра-Блоджетт была продемонстрирована, например, с использованием SiO.2 частицы [7] и частицы полистирола.[8]

Покрытие погружением представляет собой упрощенную версию метода Ленгмюра-Блоджетт. При нанесении покрытия погружением плотность упаковки наносфер не контролируется, но погружение выполняется непосредственно на раствор коллоидных частиц. Покрытие погружением - эффективный метод для применений, где не требуется точный контроль распределения частиц.[3]

Способы нанесения покрытия центрифугированием и испарения растворителя позволяют получать большие площади частиц, но с ограниченным контролем над однородностью или толщиной слоя.[3]

Испарение растворителя осуществляется путем нанесения капельного покрытия, и это, возможно, самый простой метод получения монослоя наносфер, поскольку сферы просто падают на подложку и дают высохнуть, собираясь в монослой. Иногда подложку кладут под углом[9] или двигался круговыми движениями[10] чтобы суспензия сфер растеклась и намочила всю поверхность.

Собранные под действием силы монослои формируются из сухого порошка наносфер, который обычно может быть получен центрифугированием суспензии наносфер. Затем порошок растирают между двумя субстратами, чтобы заставить их образовать монослой.[2] Подложки обычно покрыты полимером, таким как полидиметилсилоксан (PDMS) для улучшения адгезии и растекания наносфер.

Метод поверхности раздела воздух-вода основан на формировании монослоя наносфер на поверхности водяной бани на границе раздела воздух-вода. В этом методе субстрат удерживается ниже поверхности воды, а затем вода откачивается, чтобы постепенно опускать поверхность. В конце концов, поверхность воды опускается ниже уровня подложек, и монослой на границе раздела воздух-вода осаждается на поверхность подложки.[5]

Смотрите также

внешние ссылки

использованная литература

  1. ^ Cheung, C.L .; Николич, Р. Дж .; Reinhardt, C.E .; Ван, Т. Ф. (2006). «Изготовление наностолбиков методом наносферной литографии». Нанотехнологии. 17 (5): 1339–1343. Bibcode:2006Nanot..17.1339C. Дои:10.1088/0957-4484/17/5/028.
  2. ^ а б Чан, Донджин; Ким, Ёнхун; Ким, Тэ Юн; Ко, Кунсук; Чон, Уньонг; Чо, Джинхан (2016). «Собираемый силой трибоэлектрический наногенератор с выработкой электроэнергии с высокой устойчивостью к влажности с использованием иерархической морфологии поверхности». Нано Энергия. 20: 283–293. Дои:10.1016 / j.nanoen.2015.12.021.
  3. ^ а б c d Колсон, Пьер; Хенрист, Екатерина; Cloots, Руди (2013). «Наносферная литография: мощный метод контролируемого производства наноматериалов». Журнал наноматериалов. 2013: 1–19. Дои:10.1155/2013/948510. ISSN  1687-4110.
  4. ^ C. Zhang, et al. Изготовление упорядоченных двумерных наноструктурированных массивов с использованием наносферной литографии. МетодыX 4, 2017, стр. 229-242. DOI: 10.1016 / j.mex. открытый доступ
  5. ^ а б Сироткин, Евгений; Apweiler, Julius D .; Огрин, Федор Юрьевич (06.07.2010). «Макроскопическое упорядочение наносфер полистирола, модифицированных карбоксилатом, самоорганизующихся на границе раздела вода-воздух». Langmuir. 26 (13): 10677–10683. Дои:10.1021 / la1009658. HDL:10871/12027. ISSN  0743-7463. PMID  20423068.
  6. ^ Hatzor-de Picciotto, A .; Wissner-Gross, A.D .; Lavallee, G .; Вайс, П. С. (2007). «Массивы Cu (2 +) - комплексных органических кластеров, выращенных на наноточках золота» (PDF). Журнал экспериментальной нанонауки. 2 (1–2): 3–11. Bibcode:2007JENan ... 2 .... 3P. Дои:10.1080/17458080600925807.
  7. ^ Чинг-Мей Сюй, Стивен Т. Коннор, Мэри X. Тан и И Цуй (2008). «Кремниевые наностолбики и наноконусы в масштабе пластины, полученные методом сборки и травления Ленгмюра – Блоджетт». Письма по прикладной физике. 93 (13): 133109. Bibcode:2008АпФЛ..93м3109Н. Дои:10.1063/1.2988893.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  8. ^ Арно Кнапич, Этьеннетт Оффре, Джордж Барбастатис, Селин Шевалье, Чи-Хунг Се, Чон-Гил Ким, Шуай Ли, Мэтью С. Дж. Маршалл, Радослав Мазурчик, Павел Моджински, Вивек Нагаркар, Иоаннис Папаконстантину, Алнис Папаконстантину, Пол Сингайкоу. «Крупномасштабное производство фотонных кристаллов на сцинтилляторах». IEEE Transactions по ядерной науке. 63.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  9. ^ Лю, Цзин; Чен, Чаоян; Ян, Гуансун; Чен, Юйшань; Ян, Чэн-Фу (2017-04-03). «Влияние параметров изготовления метода наносферной литографии на свойства нанесенных массивов наночастиц Au-Ag». Материалы. 10 (4): 381. Bibcode:2017 Mate ... 10..381L. Дои:10.3390 / ma10040381. ЧВК  5506964. PMID  28772741.
  10. ^ Микач, Лара; Иванда, Миля; Готич, Мариян; Яницки, Весна; Зорч, Хрвое; Янчи, Тибор; Видачек, Саня (15.10.2017). «Подложка для спектроскопии комбинационного рассеяния с усилением поверхности на основе самоорганизующихся сфер из полистирола с покрытием из серебра». Журнал молекулярной структуры. 1146: 530–535. Bibcode:2017JMoSt1146..530M. Дои:10.1016 / j.molstruc.2017.06.016. ISSN  0022-2860.