纳米物理课程考试论文——微接触印刷术.doc

微接触印刷术——制备纳米器件的新技术 姓名：吴珑静 学号：5701106071 班级：高分子062班 摘要: 介绍了纳米结构制作的一种新方法——微接触印刷术的工艺流程和关键技术，并简要分析了影响微印刷技 术的几个因素。它克服了传统光刻技术的缺陷，能在金、银、硅片等多种基材上制作平面和曲面上的纳米–微米量级 的精细结构。精确重复，工艺简单，对实验室条件要求不高，加工成本低，生产效率高。 关键词: 电子技术；微接触印刷术；弹性印章；聚二甲基硅氧烷；自组装膜 Microcontact Printing: A New Technology on Micro-fabricationand Nano-fabrication Abstract: A new technology on micro or nano fabrication——microcontact printing (μCP) was introduced. The process and the key techniques were described. Factors which can affect the result have also been analyzed briefly. The μCP overcomes difficulties that the traditional photolithography encounters. It can be used to pattern nano structures on Au, Ag, Si, and can transfer patterns accurately and repeatly. This method is easy to carry out in normal laboratory conditions, low cost and high throughput. Key words: electronic technology; microcontact printing; elastic stamp; polydimethyl-siloxane; self-assembled monolayer 纳米材料及纳米器件是当前物理，化学，材料科学，微电子学，机械学和信息科学等交叉学科研究的重要前沿领域之一。纳米结构制作是纳米器件研制的前提，成为研究微观量子世界的重要基础之一，其制作技术已成为当前世界科学研究亟需解决的问题。特别是随着微加工技术的发展，电子器件朝着微型化方向不断发展，简便、高精度、大批量图形加工技术成为研究人员不断追求的一个目标。光刻技术是微加工中引用最成功也最为广泛的一种技术。但是因为光散射效应的限制，目前的光刻技术很难突破100 nm 尺度。近些年来，人们也探索了一些其它的微加工技术，如软Ｘ射线刻蚀、电子束刻蚀、聚集离子束刻蚀（FIB）、近场探针刻蚀等。虽然它们能够加工尺寸更小的图案，但这些方法成本高、应用步骤复杂，难以在要求低成本、高产出的商业中得到应用。上个世纪末一种新的微图形复制技术脱颖而出，通称为软光刻技术（softlithography）[1~3]，其中最为出色的当属微接触印刷技术，简称“μCP”[4]。与传统技术相比，它不需要结构复杂、价格昂贵的成像曝光系统，不受 光衍射的限制，最小分辨率可达35 nm；可以加工三维微图案并且能在曲面上应用；实验设备简单，在普通的实验室环境下就能应用，是一种低成本、简便、高效率、应用范围广的新技术[5~7]。目前，这种技术的研究还处于初步探索阶段，发展前景非常广阔。 1 微接触印刷的关键技术 微接触印刷是一种利用高分子弹性印章和自组装单分子膜技术在基片上印刷图形的新方法，能够形成高质量微结构，可直接用于制作大面积的简单图案，适用于微米至纳米级图形的制作。微接触印刷整个工艺过程的关键技术主要有：弹性印章（elastomericstamp）、自组装单分子膜(self-assembled monolayer，SAM)、微印刷技术(microcontactprinting，μCP)。 1.1 弹性印章 如同光刻掩模是光刻技术的关键一样，制造表面带有凸凹微图案的高精度弹性印章是微接触印刷技术的核心。制备印章的材料需要具有低界面分离能和高化学稳定性、图形稳定性、均质、各向同性等一系列特点。有许多弹性材料可以选择，但最常用的还是聚二甲基硅氧烷(poly-dimethylsiloxane，PDMS)。制作印章的刚性模板可以用光刻、微机械、电子束刻蚀等方法制造。弹性印章的具体制作过程如图1 所示。 图1 PDMS 弹性印章加工过程示意图 Fig.1 Schematic illustration of the procedure