Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kỹ thuật in nano hỗ trợ rời rạc để tạo mẫu cho bề mặt bước sóng cao
Tóm tắt
Hình thái phi phẳng là một đặc điểm chung của các thiết bị được áp dụng trong nhiều lĩnh vực vật lý, chẳng hạn như ánh sáng hoặc chất lỏng, điều này tạo ra một thách thức lớn cho việc nano-định hình bề mặt nhằm cải thiện hiệu suất của chúng. Nghiên cứu hiện tại đề xuất một kỹ thuật in nano chạm khắc hỗ trợ rời rạc (NIL) để chế tạo cấu trúc nano trên bề mặt cực kỳ phi phẳng, cụ thể là bề mặt bước sóng cao. Mẫu in được thiết kế với lớp đệm trung gian hỗ trợ rời rạc được làm từ các mảng cột thưa. Điều này cho phép tạo ra đồng thời một lớp đệm như không khí và hỗ trợ đáng tin cậy cho lớp cấu trúc mỏng trong mẫu. Độ cứng uốn thấp và tải trọng phân bố đồng đều của mẫu đã chung tay vượt qua khó khăn về tiếp xúc với bề mặt bước sóng, đồng thời cho phép mẫu ôm sát các chỗ lồi bước càng chặt càng tốt. Dựa trên kỹ thuật NIL hỗ trợ rời rạc đã đề xuất, các cấu trúc nano đã được chế tạo trên giao diện phát sáng của các chip diode phát sáng (LED) được phủ bởi các đệm điện cực vi mô. Khoảng 96% bề mặt của lớp dẫn điện trong suốt indium tin oxide được sử dụng trên chip diode phát sáng (LED) đã được phủ bằng các mảng lỗ nano, với mức tăng hơn 40% về công suất quang đầu ra. Khả năng xuất sắc của việc nano-định hình một chất nền phi phẳng có thể dẫn đến thiết kế và phát triển thiết bị hiệu suất cao dựa trên NIL hỗ trợ rời rạc.
Từ khóa
#Nanoimprint lithography #Phi phẳng #Bề mặt bước sóng cao #Chất nền phi phẳng #Cấu trúc nano #Diode phát sáng #Lớp dẫn điện trong suốtTài liệu tham khảo
Zhang, P.; Zhou, X.; He, M.; Shang, Y. Q.; Tetlow, A. L.; Godwin, A. K.; Zeng, Y. Ultrasensitive detection of circulating exosomes with a 3D-nanopatterned microfluidic chip. Nat. Biomed. Eng. 2019, 3, 438–451.
Kim, D. E.; Yu, D. I.; Jerng, D. W.; Kim, M. H.; Ahn, H. S. Review of boiling heat transfer enhancement on micro/nanostructured surfaces. Exp. Therm. Fluid Sci. 2015, 66, 173–196.
Heverhagen, J.; Tasinkevych, M.; Rahman, A.; Black, C. T.; Checco, A. Slip length enhancement in nanofluidic flow using nanotextured superhydrophobic surfaces. Adv. Mater. Interfaces 2016, 3, 1600303.
Andrew, T. L.; Tsai, H. Y.; Menon, R. Confining light to deep subwavelength dimensions to enable optical nanopatterning. Science 2009, 324, 917–921.
Sohn, W.; Park, H.; Yoo, G. Y.; Lee, C.; Park, S.; Kim, W. Visualization of UV by nanopatterned down-shifting materials mimicking human retinal cone cells. Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1905131.
Sim, K.; Chen, S.; Li, Z. W.; Rao, Z.; Liu, J. S.; Lu, Y. T.; Jang, S.; Ershad, F.; Chen, J.; Xiao, J. L. et al. Three-dimensional curvy electronics created using conformal additive stamp printing. Nat. Electron. 2019, 2, 471–479.
Guan, Y. S.; Thukral, A.; Zhang, S.; Sim, K.; Wang, X.; Zhang, Y. C.; Ershad, F.; Rao, Z.; Pan, F. J.; Wang, P. et al. Air/water interfacial assembled rubbery semiconducting nanofilm for fully rubbery integrated electronics. Sci. Adv. 2020, 6, eabb3656.
Sun, Y.; Jallerat, Q.; Szymanski, J. M.; Feinberg, A. W. Conformal nanopatterning of extracellular matrix proteins onto topographically complex surfaces. Nat. Methods 2015, 12, 134–136.
Modaresifar, K.; Azizian, S.; Ganjian, M.; Fratila-Apachitei, L. E.; Zadpoor, A. A. Bactericidal effects of nanopatterns: A systematic review. Acta Biomater. 2019, 83, 29–36.
Moharana, A. R.; Außerhuber, H. M.; Mitteramskogler, T.; Haslinger, M. J.; Mühlberger, M. M. Multilayer nanoimprinting to create hierarchical stamp masters for nanoimprinting of optical micro- and nanostructures. Coatings 2020, 10, 301.
Park, J. H.; Park, K. Development of micropatterns on curved surfaces using two-step ultrasonic forming. Micromachines 2019, 10, 654.
Chou, S. Y.; Krauss, P. R.; Renstrom, P. J. Imprint lithography with 25-nanometer resolution. Science 1996, 272, 85–87.
Guo, L. J. Nanoimprint lithography: Methods and material requirements. Adv. Mater. 2007, 19, 495–513.
Sreenivasan, S. V. Nanoimprint lithography steppers for volume fabrication of leading-edge semiconductor integrated circuits. Microsyst. Nanoeng. 2017, 3, 17075.
Baek, S.; Kim, K.; Sung, Y.; Jung, P.; Ju, S.; Kim, W.; Kim, S.; Hong, S. H.; Lee, H. Solution-processable multi-color printing using UV nanoimprint lithography. Nanotechnology 2020, 31, 125301.
Liu, X. Y.; Liu, W. D.; Yang, B. Deep-elliptical-silver-nanowell arrays (d-EAgNWAs) fabricated by stretchable imprinting combining colloidal lithography: A highly sensitive plasmonic sensing platform. Nano Res. 2019, 12, 845–853.
Colburn, M.; Johnson, S. C.; Stewart, M. D.; Damle, S.; Bailey, T. C.; Choi, B.; Wedlake, M.; Michaelson, T. B.; Sreenivasan, S. V.; Ekerdt, J. G. et al. Step and flash imprint lithography: A new approach to high-resolution patterning. In Proceedings of SPIE 3676, Emerging Lithographic Technologies III, Santa Clara, USA, 1999.
Zhu, S. Y.; Li, H. L.; Yang, M. S.; Pang, S. W. Highly sensitive detection of exosomes by 3D plasmonic photonic crystal biosensor. Nanoscale 2018, 10, 19927–19936.
Traub, M. C.; Longsine, W.; Truskett, V. N. Advances in nanoimprint lithography. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2016, 7, 583–604.
Wang, C. H.; Shao, J. Y.; Tian, H. M.; Li, X. M.; Ding, Y. C.; Li, B. Q. Step-controllable electric-field-assisted nanoimprint lithography for uneven large-area substrates. ACS Nano 2016, 10, 4354–4363.
Ji, R.; Hornung, M.; Verschuuren, M. A.; van de Laar, R.; van Eekelen, J.; Plachetka, U.; Moeller, M.; Moormann, C. UV enhanced substrate conformal imprint lithography (UV-SCIL) technique for photonic crystals patterning in LED manufacturing. Microelectron. Eng. 2010, 87, 963–967.
Haslinger, M. J.; Mitteramskogler, T.; Kopp, S.; Leichtfried, H.; Messerschmidt, M.; Thesen, M. W.; Mühlberge, M. Development of a soft UV-NIL step&repeat and lift-off process chain for high speed metal nanomesh fabrication. Nanotechnology 2020, 31, 345301.
Dickson, M. N.; Tsao, J.; Liang, E. I.; Navarro, N. I.; Patel, Y. R.; Yee, A. F. Conformal reversal imprint lithography for polymer nanostructuring over large curved geometries. J. Vac. Sci. Technol. B 2017, 35, 021602.
Li, Z. W.; Gu, Y. N.; Wang, L.; Ge, H. X.; Wu, W.; Xia, Q. F.; Yuan, C. S.; Chen, Y. F.; Cui, B.; Williams, R. S. Hybrid nanoimprint-soft lithography with sub-15 nm resolution. Nano Lett. 2009, 9, 2306–2310.
Hu, X.; Huang, S. S.; Gu, R. H.; Yuan, C. S.; Ge, H. X.; Chen, Y. F. An oxygen-insensitive degradable resist for fabricating metallic patterns on highly curved surfaces by UV-nanoimprint lithography. Macromol. Rapid Commun. 2014, 35, 1712–1718.
Tan, L.; Kong, Y. P.; Bao, L. R.; Huang, X. D.; Guo, L. J.; Pang, S. W.; Yee, A. F. Imprinting polymer film on patterned substrates. J. Vac. Sci. Technol. B 2003, 21, 2742–2748.
Wang, C. H.; Shao, J. Y.; Lai, D. S.; Tian, H. M.; Li, X. M. Suspended-template electric-assisted nanoimprinting for hierarchical micro-nanostructures on a fragile substrate. ACS Nano 2019, 13, 10333–10342.
Bhingardive, V.; Menahem, L.; Schvartzman, M. Soft thermal nanoimprint lithography using a nanocomposite mold. Nano Res. 2018, 11, 2705–2714.
Oh, J. T.; Moon, Y. T.; Kang, D. S.; Park, C. K.; Han, J. W.; Jung, M. H.; Sung, Y. J.; Jeong, H. H.; Song, J. O.; Seong, T. Y. High efficiency ultraviolet GaN-based vertical light emitting diodes on 6-inch sapphire substrate using ex-situ sputtered AlN nucleation layer. Opt. Express 2018, 26, 5111–5117.
Nakamura, S. The roles of structural imperfections in InGaN-based blue light-emitting diodes and laser diodes. Science 1998, 281, 956–961.
Lee, K. J.; Oh, S.; Kim, S. J.; Yim, S. Y.; Myoung, N.; Lee, K.; Kim, J. S.; Jung, S. H.; Chung, T. H.; Park, S. J. Enhanced optical output in InGaN/GaN light-emitting diodes by tailored refractive index of nanoporous GaN. Nanotechnology 2019, 30, 415301.
Li, Y.; Lan, J. Y.; Wang, W. L.; Zheng, Y. L.; Xie, W. T.; Tang, X.; Kong, D. Q.; Xia, Y.; Lan, Z. B.; Li, R. Z. et al. 395 nm GaN-based near-ultraviolet light-emitting diodes on Si substrates with a high wall-plug efficiency of 52.0%@350 mA. Opt. Express 2019, 27, 7447–7457.
Wang, S. J.; Dou, X. Y.; Chen, L.; Fang, Y.; Wang, A. Q.; Shen, H. B.; Du, Z. L. Enhanced light out-coupling efficiency of quantum dot light emitting diodes by nanoimprint lithography. Nanoscale 2018, 10, 11651–11656.
Otnes, G.; Heurlin, M.; Graczyk, M.; Wallentin, J.; Jacobsson, D.; Berg, A.; Maximov, I.; Borgström, M. T. Strategies to obtain pattern fidelity in nanowire growth from large-area surfaces patterned using nanoimprint lithography. Nano Res. 2016, 9, 2852–2861.
Wu, D. X.; Rajput, N. S.; Luo, X. J. C. N. Nanoimprint lithography — the past, the present and the future. Curr. Nanosci. 2016, 12, 712–724.
Sun, J. Z.; Guo, Y. Z.; Cui, B.; Chu, F. Q.; Li, H. Z.; Li, Y.; He, M.; Ding, D.; Liu, R. P.; Li, L. H. et al. Inkjet printing bendable circuits based on an oil-water interface reaction. Appl. Surf. Sci. 2018, 445, 391–397.
Jain, A.; Spann, A.; Bonnecaze, R. T. Effect of droplet size, droplet placement, and gas dissolution on throughput and defect rate in UV nanoimprint lithography. J. Vac. Sci. Technol. B 2017, 35, 011602.
Sun, J. Z.; Yun, C. H.; Cui, B.; Li, P. P.; Liu, G. P.; Wang, X.; Chu, F. Q. A facile approach for fabricating microstructured surface based on etched template by inkjet printing technology. Polymers 2018, 10, 1209.
Singhal, S.; Sreenivasan, S. V. Influence of discrete drop locations on film thickness uniformity in UV-nanoimprint lithography. Microelectron. Eng. 2016, 164, 139–144.
Huang, K. C.; Huang, Y. R.; Tseng, C. M.; Tseng, S. H.; Huang, J. E. Increased viewing angle and light extraction efficiency of flip-chip light-emitting diode using double-side patterned sapphire substrate. Scr. Mater. 2015, 108, 40–43.
Wang, B.; Zhong, S. P.; Ge, Y. Q.; Wang, H. D.; Luo, X. L.; Zhang, H. Present advances and perspectives of broadband photo-detectors based on emerging 2D-Xenes beyond graphene. Nano Res. 2020, 13, 891–918.