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dipo-pen汇报

发布时间:2014-01-04 15:52:38  

Dip-pen Nanolithography

整个 DPN 的刻蚀过程主要包括: 1、针尖对墨水分子的吸附 2、 针尖与基底间弯月液桥的形成 3、墨水分子的传输 4、墨水分子在基底的扩散 并受环境 、 工具 、 材料及工艺等多方面因素的影响

DPN 刻蚀技术进展
1、电化学蘸水笔刻蚀技术
电化学蘸水笔的实质是将针 尖与基底间的水层作为电解 池,通过电化学反应将电解 的金属盐还原成金属,沉积 到基底表面 。

Mirkin 小组在其后又发展了该技术,他们在直接把弯月液桥当反应 物 , 针尖吸附的粒子在与水发生化学反应后沉积在基底表面形成 纳米结构。 图 4Mirkin 等利用电化学DPN 加工得到的 MHA 分子 沉积在金基底的纳米点结构及纳米图案。

2、DPN纳米压印针尖
当前用作 DPN 刻蚀的 AFM 针尖多采用商用 Si3N4 探针,在对 DNA 分子、蛋白质等生物分子 材料进行加工时,为保证生物大分子与针尖的有效 结合 , 可以对 Si3 N4 探针进行硅烷或硫醇的修饰 以提高生物分子的吸附 。 Wang Xuefeng 等采用二甲基硅氧烷的聚合材料制成 AFM 探针,成功地生成了十八烷基硫醇(ODT)的 纳米图案。 Zhang Hua 等人制作了聚合分子( PDMS) 涂覆的 Si 3 N4 探针,即 DPN 压印探针 , 该探针不仅可以 吸附大量墨水分子,而且精度高,成本低,可产生 中空的纳米结构,同时保证了 AFM 的反馈控制 。

3、DPN 的复合加工

优势 : a、精度更高 。 b、无需掩模,操作更简单 。 c、可供复合的材料多,图 案的稳定性高,化学成分纯 。 d、对图形的破坏性小 。

4、多探针加工的 DPN
多探针DPN 加工可分为被动模式和主 动模式 。 被动模式的并行探针阵列 由多个相同的 AFM 探针紧密地黏附 在同一个夹持芯片上,当与基底表面 接触时,所有的探针同时书写相同的 图案 , 探针阵列可以由硅 , 氮化硅 , 镍铁导磁合金等材料制成。由于并 行探针阵列共用一个夹持芯片 , 被 动模式无法单独控制单个探针的动作 。

主动模式
1、双金属片热 驱 动 DPN( thermal bimetallic actuation DPN,TA - DPN ) 热双金属驱动 DPN 阵列采用一个矩形的悬臂梁,由不同热传导系数的 两种材料如金-硅、金 -氮化硅等制成,悬臂梁底部的金表面被设计 成一个电阻加热器,通过电阻产生的热使探针发生形变来控制探针的 工作状态,热双金属驱动 DPN 阵列可以实现对单个探针的控制。 2、静电驱 动DPN( electrostatically actuated DPN,EA -DPN)

静电驱动 DPN
静电驱动 DPN 阵列由探针和一个反向 电极组成,在针尖与反向电极之间施 加电压,通过产生的静电力驱动针尖 运动。静电驱动 DPN 的针尖由于边缘 电场的作用也存在着静电干扰,但干 扰相对

较小,可以获得更小的针尖间 距。同时静电驱动 DPN 无需加热,可 以沉积对温度敏感的化学材料 。

结语
DPN 刻蚀有以下特点 : 1)加工结构的高精度。DPN 加工结构可达纳米量级 。 2)加工环境的低要求 。 3)图案设计的多选择性。DPN 可采用多种墨水分子, 可在多种表面实现加工,可重复在表面加工,可加工复 合图形,可设计加工图案。 目前 DPN 技术已在多方面得到应用 。

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