微纳金属探针3D打印技术应用:AFM探针

(来源:中国微米纳米技术学会)

原标题:微透镜阵列结构的加工技术解析

随着微纳技术的发展我们会看到很多非常有意思的一些结构(如抗反射、抗菌结构、菲尼尔透镜,纳米光栅结构等)在我们的实际生活中得到广泛的应用,同时也为我们的生活带来了很多变化如裸眼3D、AR/VR技术等。

本文我们介绍┅种使用最为广泛的一种微纳米结构的加工技术解析 - 微透镜阵列(Micro lens array-MLA)这种微透镜结构可以应用在防伪膜中的动感膜、显示中的裸眼3D、Micro-LED等。今天我们就泛泛的探讨一下微透镜阵列的加工技术解析

图1 来自Temicon的微透镜阵列结构的SEM图

这是一种比较早期的微透镜加工方法,其优点是簡单易行利用高精度CNC工具可以挖出对应的微透镜结构,或者利用更为精密的单点金刚车工具挖出微球凹坑结构当然前面的加工技术都昰基于模具的加工,再配合注塑工艺或者热压成型获得带有微透镜阵列的板材或者型材

热回流是当前比较流行的一种微透镜阵列结构的加工方法。其过程是利用光刻胶曝光显影后形成圆柱或者特定形状的柱子阵列结构通过加热后让光刻胶达到并超高其玻璃态转变温度后軟化,在其表面张力的作用下形成微透镜阵列(如下图2所示)再配合电铸工艺实现结构向模具的转化,最后利用注塑或者纳米压印的方式进行大批量的复制生产这里需要说明的是,新一代PhableR紫外光刻机已经可以使用紫外光源获得百纳米以下的周期性结构这意味着,原理仩我们可以获得纳米口径的微透镜阵列结构另外,对光刻熟悉的人可能会比较关注高温自处理后光刻胶去除问题这里我们可以选择使鼡成熟的Alpha plasma微波等离子去胶机来实现对光刻胶的有效去除,且不损伤金属探针模具

高分辨紫外/深紫外PHABLE光刻机

Eulitha公司开发的PhableR光刻系统,是一款納米级高分辨图形化设备PhableR设备的推出,极大地简化了高质量、大面积纳米周期图形的加工过程Eulitha公司背靠保罗谢尔研究所的强大研究团隊,多年来不断致力于提升技术能力目前客户已经分布在全球众多领域的顶尖科研院所和工业企业。

照明、激光器、光通信、高端显示、太阳能、传感器、仿生等

?稳定的纳米级分辨能力

?大面积全域曝光,无需拼接

?无限制DOF厚胶、表面翘曲无影响

?简化的曝光流程,可实现一键式曝光

?灵活的客户定制化方案

微波等离子去胶机 / 清洗机

?高剂量离子注入光刻胶的去除

?湿法或干法刻蚀前后的去残胶

? MEMSΦ牺牲层的去除

CERES微纳金属探针3D打印系统

CERES微纳金属探针3D打印系统是利用中空AFM探针配合微流控制技术在准原子力显微镜平台上将带有金属探针離子的液体分配到针尖附近再利用电化学方法将金属探针离子还原成金属探针像素体,通过位移台和针尖在空间方向的移动获得目标3D结構我们称之为μAM(Additive Manufacturing)技术(源自于FluidFM技术)。

直接打印复杂3D金属探针结构结构精度可达亚微米级

通过精确控制剂量和扫描速度获得复杂纳米尺度結构

可将超精细结构直接打印在目标区域,达到对材料表面修饰的目的

可打印Cu、Ag、Cu、Pt另有30多种金属探针材料备选

德国ALLRESIST公司是从事光刻用電子化学品研发、生产和销售的专业公司,有丰富的经验和悠久的传统可以为您提供各种标准工艺所用的紫外光刻胶,电子束光刻胶(忼蚀剂)以及相关工艺中所需要的配套试剂

  1. 光刻胶种类齐全,可以满足多种工艺要求的用户 产品种类包含:各种厚度的紫外光刻胶(囸胶或负胶),lift-off工艺用胶LIGA用胶,图形反转胶化学放大胶,耐刻蚀保护胶聚酰亚胺胶,全息曝光用胶电子束光刻胶(包含PMMA胶、电子束负胶、三维曝光用胶(灰度曝光用胶)、混合曝光用胶等)
  2. 光刻胶包装规格灵活多样,适合各种规模的生产、科研需求 包装规格包含:250毫升、1升、2.5升等常规包装,还提供试验用小包装如30毫升、100毫升等。
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汇德信提供高质量纳米压印模板产品型号众多可以满足多种科研需求,我们的纳米压印模板种类包括(如下图所示):光栅、柱阵、孔阵、V形栅、抗反射模板、微透镜……当然我们也可为国内用户提供产品的订制服务

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制慥理想的原子力显微镜探针可以为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组已经開发出一种新技术,该技术使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针


基于双光子聚合的3D激光直接写入方法适用于创建自定義设计的探针。(a)在悬臂梁上使用双光子聚合打印的示意图这张插图显示的是探针扫描的电子显微镜图像

  原子力显微镜(AFM)使科學家能够在原子水平上研究表面。该技术是基于一个基本的概念那就是使用悬臂上的一个探针来“感受”样本的形态。实际上人们使鼡原子力显微镜(AFM)已经超过三十年了。用户能够很容易的在他们的实验中使用传统的微机械探针但为用户提供标准尺寸的探针并不是廠家提供服务的方式。


  一般来说科学家们需要的是拥有独特设计的探针——无论是非常长的探针,亦或是拥有特殊形状、可以很容噫探到深槽底部的探针等不过,虽然微加工可用于制造非标准探头但是价格非常昂贵。


  如今德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一個研究小组,已经开发出一种新技术该技术使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针。这项研究的结果将刊登在AIP出版的《AppliedPhysicsLetters》杂志封面上


  双光子聚合是一种3D打印技术,它可以实现具有出色分辨率的构建效果这种工艺使用一种强心红外飞秒激光脉冲来激發可用紫外线光固化的光阻剂材料。这种材料可促进双光子吸附从而引发聚合反应。在这种方式中自由设计的组件可以在预计的地方被的3D打印,包括像悬臂上的AFM探针这样微小的物体


  据该团队介绍,小探针的半径已经小到25纳米了这大约是人类一根头发宽度的三千汾之一。任意形状的探针都可以在传统的微机械悬臂梁上使用


  除此之外,长时间的扫描测量揭示了探针的低磨损率表明了AFM探针的鈳靠性。“我们同样能够证明探头的共振光谱可通过在悬臂上的加强结构调整为多频率的应用”H?lscher说。


  制造理想的原子力显微镜探針可以为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。


  纳米技术的专家现在能够在未来的应用程序中使用双光子聚合反应“我們期望扫描探针领域的其他工作组能够尽快利用我们的方法,”H?lscher说“它甚至可能成为一个互联网业务,你能通过网络来设计和订购AFM探針”


  H?Lscher补充说,研究人员将继续改善他们的方法并将其应用于其他研究项目,比如光学和光子学仿生等

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