لیتوگرافی به روش تدریجی

لیتوگرافی به روش تدریجی

لیتوگرافی به روش تدریجی

سطح تغییر پذیر به پله‌های ایجاد شده، تعمیر کردن، به طوری که نتیجه‌ی آن سرب‌پوش کردن الگوهای مجزاست.چنان‌چه وابسته به پله‌های ساخته شده است.نگاشت هم روی شیارها و هم روی برآمدگی‌ها انجام می‌شود.

نگاشت به سمت زاویه‌ی گراور هدایت می‌شود. تورفتگی حذف به واسطه‌ی تکه‌های الگوی مغناطیسی به واسطه‌ی نگارش ایجاد می‌شود.

سطح گراور

این تصویر، نمودار فرآیند مقدماتی برای سطح میکروسکوپی گراور است:
ویفر با الگوی میکروسکوپی متناوب ناحیه‌ی Sio2 و Si. راه حلی است برای حکاکی خیس با KOH.

گراوور برش سطحی
واحد ضخامت با پله‌ی ضخامت
زاویه‌ی پایین نوشته

نمایش شماتیک از دو فلز وابسته به ER1 و ER2.
وضوح تصویر بالا از فلز سیلیکون قطعه 15 Pd/100 A Co/200A Cu/Si.
رعایت قسمت متقاطع در طول پله‌های مستقیم خطوط تیره را نشان می‌دهد گرایش از سطح براق دارد. در قسمت مرکز این نمونه رابطه ER1 را نشان می‌دهد.

رشد تدریجی (Step Growth)

پلیمرهای Step Growth به عنوان پلیمرهای تشکیل شده از واکنش‌های گام به گام (step wise) بین گروه‌های عاملی مونومرهای در حال واکنش تعریف می‌شوند. بیشتر پلیمرهای Step Growth به عنوان پلیمرهای حاصل از چگالش (condensation Polymers) گروه‌بندی می شوند، اما همه‌ی پلیمرهای Step Growth (مانند پلی‌یورتان‌ها که از ایزوسیانید و مونومر الکل‌های دو عاملی تشکیل شده‌اند ) پلیمر تغلیظ شده آزاد نمی‌کنند. پلیمرهای Step Growth وزن مولکولی را در تبدیل اندک با آهنگ خیلی آهسته‌ای زیاد می‌کنند و در تبدیل زیاد (بیشتر از 95 درصد) به وزن مولکولی بالایی دست پیدا می‌کنند.

برای کم کردن تناقض در روش‌های نام‌گذاری، تعاریفی برای پلیمرهای چگالشی و افزایش به وجود آمده است. یک پلیمر حاصل از تغلیظ (چگالشی) به عنوان پلیمری که مولکول‌های کوچک را در طول سنتز حذف می‌کند یا شامل گروه‌های عاملی در زنجیر اصلی خود است، یا اینکه واحد تکراری آن همه اتم‌های موجود در مونومر فرضی (که می‌تواند به مواد ساده‌تر شیمیایی تجزیه شود) را در بر نمی‌گیرد، تعریف شده است.

رشد زنجیری (chain- growth)

پلیمریزاسیون رشد زنجیری یا پلیمریزاسیون افزایشی شامل اتصال مولکول‌ها با پیوند دوگانه یا سه‌گانه شیمیایی است. این مونومرهای اشباع نشده (مولکول‌های یکسان که پلیمرها را می سازند) پیوندهای داخلی اضافه‌ای دارند که می‌توانند شکسته و به مولکول‌های دیگر متصل شوند و زنجیر تکراری را تشکیل دهند. پلیمریزاسیون افزایشی در تولید پلیمرهایی مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و PVC شرکت دارد. یک مورد خاص از پلیمریزاسیون زنجیری منجر به پلیمریزاسیون زنده می‌شود. (پلیمریزاسیون زنده، پلیمریزاسیونی است که اگر آن را متوقف نکنند تا ابد ادامه پیدا می‌کنند.)

در پلیمریزاسیون رادیکالی اتیلن، پیوند …. آن شکسته می‌شود و این دو الکترون نوآرایی می‌کنند تا یک مرکز انتشار مانند آن رادیکالی که به خود اتیلن حمله کرده است ایجاد کنند. شکل این مرکز انتشار به نوع خاصی از مگانیسم افزایشی بستگی دارد. مکانیسم‌های بسیاری وجود دارند که پلیمریزاسیون رادیکالی می‌تواند از طریق آن‌ها شروع شود. مکانیسم رادیکال آزاد از اولین روش‌هایی است که استفاده شده است. رادیکال‌های آزاد اتم‌ها یا مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری هستند که الکترون‌های جفت نشده دارند. به عنوان مثال با در نظر گرفتن پلیمریزاسیون اتیلن، مکانیسم رادیکال آزاد می‌تواند به سه مرحله تقسیم شود: مراحل آغاز، انتشار و پایان زنجیر.

تقریباً تمام فناوری‌های نانو از یکی از سه ذره انرژی‌دار، شامل پروتون، الکترون و یون جهت پرتوافکنی به ماده مقاوم به پرتو استفاده می‌کنند. تنها استثناء nanoimprint است، که از یک الگوی مادر برای برجسته کردن ماده مقاوم با استفاده از دما و فشار بدون هیچ‌گونه پرتوافکنی استفاده می‌کند. بعضی از فناوری‌ها از یک ماسک برای در معرض قرار گرفتن قسمتی از یک الگو و یا تمام الگو در یک گام پرتوافکنی استفاده می‌کنند.

صفحه نمایش‌های دیودی نور گسیل‌آلی (OLED) مورد توجه زیادی قرار گرفته‌اند زیرا شفاف، کارآمد و به اندازه‌ی کافی نازک و هم‌چنین انعطاف‌پذیر هستند ولی هم‌اکنون استفاده از آن‌ها محدود به صفحه نمایش‌های کوچک است مانند صفحه نمایش گوشی موبایل. یکی از دلایل آن ضغف قطعه‌ای است که به عنوان الکترودی شفاف برای نور تصویر در آن به کار می‌رود.

OLED از لایه‌هایی نیم رسانای آلی تشکیل شده است که بین 2 الکترود قرار گرفته است یکی از این لایه‌های باید شفاف باشد که به نور اجازه‌ی عبور دهد. امروز در صفحه نمایش‌ها از لایه‌ی شفاف اکسید قلع ایلیم (ITO) استفاده می شود اما این ماده گران قیمت، حساس و انعطاف‌پذیر است که برای صفحه نمایش‌هایی در اندازه بزرگ چندان مناسب نیست هم‌چنین این ماده لایه‌های نور گسیل را تنزل می‌دهد.

الکترود جدید یک توری مشکل از تعداد زیادی سیم فلزی نازک رساننده است که شفافند. یکی از مهندسین برق و استاد علوم رایانه می‌گوید: الکترود باید انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد و ارزان‌تر از ITO باشد در عین حال نوردهی مواد آلی را نیز تنزل ندهید. پژوهش‌گران این تئوری را به عنوان الکترود بالایی در OLED ترکیب کرده‌اند و هیچ تغییر قابل مشاهده‌ای در وضوح تصویر، بین گسیل نور LED و OLED معمولی (که با الکترود ITO ساخته شده) ندیدند. البته Guo معتقد است که او و همکارانش به انجام آزمایش‌های دقیق‌تری نیاز دارند تا اینکه بتوانند این ها را مقایسه کنند. شرح فعالیت این گروه در نشریه‌ی اینترنتی Advanced Materials می‌باشد.

پژوهش‌گران شبکه‌هایی از مس، طلا، نقره با سیم‌هایی ساختند که پهنای آن‌ها 120 تا 200 نانومتر است و توسط گاف‌هایی به طول 500 نانومتر در یک راستا و گاف‌هایی به طول 10 میکرومتر در راستای قائم جدا شده‌اند. نتیجه رسانندگی عالی این فلزها، کاهش مقاومت تا nm50 است که از مقاومت متوسط لایه‌هایی ITO کمتر است پژوهشگران از شیوه‌ای به نام لیتوگرافی (nano imprint) استفاده کرده اند که به آن‌ها این مکان را می‌دهد که شبکه‌ای از سیم‌هایی را ایجاد کنند که آن را می توان روی هر سطر دیگری منتقل کرد .

• پژوهش گران توانستند با تغییر پهنای ودرازای سیم شفافیت و رسانا بودن را تغییر دهند نازک کردن سیم ها الکترود را شفاف تر میکند در عین حال سیم‌های نازک تر مقاومت بیشتری دارند. بنابراین پژهش‌گران طول سیم ها را2 برابر کردند که مقاومت را با ضریبی از 3 کاهش می دهد و شفافیت را فقط 5درصد کاهش می دهد Guo می گویید :

قابلیت بالایی برای بازی با این پارامترها وجود دارد او اضافه می کند : روزنه های زیادی برای خوش بین بودن به این ساختار وجود دارد .

• پکن روشی برای استفاده از بال های جیر جیرک دشتی بعنوان بلوک های چاپ در مقیاس نانو، پیدا کرده اند .

به گزارش پایگاه اینترنتی فناوری نانو، روش آن ها بر پایه لیتوگرافی نانو چاپی(lithography or NIL nano imprint ) است و می تواند برای ساخت پوشش لنزهای ضد بازتابش و همچنین ساخت بسترهای بهبود یافته برای اسپکتروسکوپی رامان سطحی بهبود یافته ، (surface-enhanced)مورد استفاده قرار گیرد .
جیرجیرک های دشتی بیشتر در نواحی گرمسیر زندگی می کنند و به خاطر اندازه بزرگ که طول بال بالغ آن ها به پنج سانتیمتر می رسد ، و داشتن صدای بلند ،در میان شاخ و برگ ها به آسانی پیدا می شوند .
بال آن ها از هزاران برآمدگی ریز شبیه ستون پوشیده شده است،به طوری که نور فرودی را پراکنده و مانع بازتابش آن می شوند.
هر کدام از این ستون های مخروطی شکل، ارتفاعی معادل چهارصد نانومتر دارند و به صورت مایل و با زاویه 30 درجه نسبت به سطح ،روی آن قرار گرفتند.
محققان با استفاده از NIL قالب های بسیاردقیقی از این الگو ها ساخته اند.
آن ها ابتدا بال را کاملاً تمیز کرده وسپس آن را با فشاری مناسب روی لایه گرم شده ای از پلا متیل متا کریلات (PMMA) که اغلب برای ساخت قالب ها مورد استفاده قرار می گیرد،قرار دادند.
با برداشتن بال،آرایه هایی از نانو چاه (ساختار های بال به صورت معکوس)روی قالبPMMA ایجاد می شود.
این قالب ها برای کپی کردن نانو ساختار های مزبور،روی گستره وسیعی از سطوح قابل استفاده می باشد.
جین زانگ از دانشگاه پکن در این باره می گوید:”با استفاده از بال جیرجیرک دشتی به عنوان مهر،قادر هستیم تا نانو ساختار های طبیعی را روی سطوح، کپی کنیم در حالی که ساخت این نانو ساختار ها با روش های معمول بسیار مشکل است.”
سطح بال جیرجیرک های دشتی با ماده موم شکل پوشیده شده که این ماده مانع چسبیدن بال به قالب پلاستیکی می شود. این مسئله مزیتی برای بال ها در روش NILمحسوب می شود، زیرا دیگرنیازی به استفاده از ماده ضد چسبیدن که به طور معمول در روش‌هایNlL مورد استفاده فرار می گیرد، نمی باشد. ­
پس از این که قالب PMMA سرد ومحکم گشت می توان الگوی روی آن را با استفاده از فرایندهایی مثل قلم زنی یونی واکنش پذیر(RIE)، به یک بستر سیلیکونی منتقل کرد.
بسترهای سیلیکونی که پس از قلم زنی مزبور ساخته می شوند،دارای آرایه هایی منظم از نانو چاه در سطح خود می باشد. تحقیقات اخیر نشان داده است که چنین سطحی می‌تواند مانع بازتابش نور گردد.
بنابراین بسترهای سیلیکونی،برای استفاده در لنزها وابزارهای نوری ضد بازتابش بسیار مناسب است.
یکی از ویژگی‌های شاخص یک پوشش،ساختار سطح آن پوشش است. پدیده ی خود چینش پلیمرها(Polymer self assembly)امکان ایجاد ساختارهای نانو با هزینه کم را فراهم کرده است. این ویژگی در مواردی مثل محافظت از کارت های تجاری و بانکی وهمچنین در تولید غشاهای متخلخل نانو که در رشته‌های پزشکی و زیستلوژی استفاده می شوند،کاربرد دارد.
یکی از عوامل مهم درتعریف ویژگی‌های یک پوشش،ساختار سطح آن پوشش است. با این که نگاه به ابعاد سطح در حد 10 یا بیشتر از 10 میکرون نگاه جدیدی نیست،اخیراً درک ما در مورد اهمیت ساختارهای نانوی سطح به طور چشم گیری افزایش یافته است. ویژگی های سایشی سطح(tribogical) و خاصیت ترشوندگی،قابلیت جذب زیست مولکول­ها و یا حتی سلول ها و نیز ظاهر نوری و ویژگی­های لمسی به شدت تحت تاثیر مکان نگاری (topography) سطح در مقیاس نانو قرار می­گیرند. کنترل این ویژگی­ها و در نتیجه کنترل ساختار نانوی سطح، اهمیت زیادی برای بهینه کردن کاربردهای امروزی پوشش­های پیشرفته دارد.
امروزه، شناخت پدیده ی خود چینش پلیمرها امکان ایجاد ساختارهای سطوح در مقیاس های مختلف را فراهم کرده است. ساختارهای سطوح با مقیاس نانو بدون روش های لیتوگرافی (حکاکی) گران قیمت (مانند روش های تولید مدارهای مجتمع در صنعت میکروالکترونیک) قابل دسترسی هستند. هزینه ی این روش ها برای بسیاری از کاربردهای پوششی مقرون به صرفه نیستند، اما از لحاظ کیفیت، برای رسیدن به اثرات مطلوب، کنترل کافی بر روی ساختار سطح دارند.