Billig teknik til ætsning af nanohuller i silicium kunne understøtte ny filtrering og nanofotoniske enheder

Metalassisteret kemisk ætsning, eller 'MacEtch', bruges til at fremstille en række nanostrukturer, men skadelige bevægelser af katalysatoren under lodrette ætsningsprocesser hæmmer dens bredere anvendelse. Nu, et team ledet af A*STAR har udviklet en teknik, der forbedrer katalysatorstabiliteten, baner vejen for en bredere anvendelse.

MacEtch er en våd ætsningsmetode til fremstilling af nanostrukturer af mønstret metalfilm. Enkelheden, alsidighed, og omkostningseffektivitet af MacEtch i silicium og andre halvledere har ført til dets anvendelse ved fremstilling af en lang række produkter, fra elektroniske og optoelektroniske enheder til biologiske og kemiske sensorer, samt energihøstteknologier. Disse applikationer, imidlertid, bruge relativt store mesh -katalysatorstrukturer.

Når der anvendes katalysatorer med mindre dimensioner, kræfter, der virker på katalysatoren, får den til at bevæge sig under ætsningsprocessen, hvilket begrænser deres anvendelse ved fremstilling af strukturer med høje aspektforhold, såsom nanohuller.

"Tidligere har det har været meget vanskeligt at opnå etsende isoleringskatalysatoretsning, og [dette] har været en stor vejspærring i udviklingen, "forklarer Sing Yang Chiam fra A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering." Små funktionsstørrelser er især vigtige for fremstilling af filtreringsenheder, men på disse dimensioner, ætsning bliver meget udfordrende. "

Nu, en teknik til styring af katalysatoren under ætsningsprocessen, muliggør fremstilling af nanohuller i silicium med hidtil usete aspektforhold, er udviklet af Chiam og kolleger i samarbejde med National University of Singapore og University of Illinois i Urbana -Champaign i USA.

Forskerne undersøgte isoleringskatalysatoretsning af regelmæssige guldskiver med identisk array -afstand og katalysatortykkelse, dannet ved hjælp af laserinterferenslitografi. Dette gjorde det muligt for teamet at studere præcise og isolerede virkninger af ætsningsparametrene, såsom ætsende og dopingkoncentrationer, at forstå grænsefladekræfterne på katalysatoren.

De fandt ud af, at højere forhold mellem flussyre og hydrogenperoxid, eller højere p-type siliciumdopingniveauer, reducere katalysatorbevægelse, og tilskrev dette til en sænkning af grænsefladen Van der Waals kræfter forårsaget af dannelsen af ​​porøst silicium.

Forskerne demonstrerede deres teknik ved at fremstille store områder, regelmæssigt bestilt, nanoholes arrays i silicium med et aspektforhold på omkring 12. Denne nye metode gør det muligt at fremstille nye biologiske og vandfiltre, og nanofotoniske apparater.

"Vi planlægger at bruge vores fund til at lave en simpel filtreringsenhed, og så se, hvor meget længere vi kan tage dyb skyttegrav, "siger Chiam.