Højopløsningslitografi til nanoporøse tynde film

Forskere ved KU Leuven (Belgien) udviklede en højopløsnings litografiproces til at mønstre metal-organiske ramme (MOF) film. Dette arbejde, udgivet i Naturmaterialer , vil fremskynde integrationen af ​​disse materialer i mikrochips.

Metal-organiske rammer (MOF'er) er molekylære svampe, der består af organiske molekyler og metalioner. "Der er en lys fremtid for disse materialer i højteknologiske miniaturiserede enheder såsom processorer med lav effekt, resistiv hukommelse, sensorer, og fleksibel elektronik, " siger professor Rob Ameloot fra KU Leuven Center for Membrane Separations, Adsorption, Katalyse, og spektroskopi (cMACS). "Både MOF- og mikroelektroniksamfundene har stræbt efter at integrere MOF'er i mikrochips, som kræver to vigtige tekniske trin:tyndfilmaflejring og litografisk mønster."

I 2016 gruppen af ​​professor Ameloot udviklede kemisk dampaflejring af MOF tynde film, en metode, der er kompatibel med industriel spånfremstilling. Nu, holdet tager et skridt videre ved at realisere den direkte litografi af MOF-tynde film med nanometeropløsning. Konventionelle litografiteknikker bruger et offerlag, såkaldt fotoresist, at overføre et mønster til det ønskede materiale. Brugen af ​​fotoresist komplicerer processen, og kan inducere forurening af de meget porøse MOF-film.

"Vores mål var at eliminere brugen af ​​fotoresist og stadig have højkvalitets MOF-mønstre." siger Min Tu, postdoc ved KU Leuven og førsteforfatter til papiret. "Vores metode er baseret på selektiv røntgen- eller elektronstråleeksponering af MOF-filmen, som inducerer kemiske ændringer, der gør det muligt at fjerne det med et almindeligt opløsningsmiddel. Denne proces undgår fuldstændigt resistlaget, således væsentligt forenklet mønsterdannelse og samtidig bibeholde de fysisk-kemiske egenskaber mønstrede MOF'er intakte. I øvrigt, vi kan mønstre meget mindre funktioner end tidligere muligt, og vores teknik er allerede kompatibel med eksisterende nanofabrikationsprocesser. For at demonstrere nogle af mulighederne ved denne metode, vi fremstillede en fotonisk sensor, der reagerer på organiske dampe. Vi er de første til at realisere den direkte højopløselige litografi af disse meget porøse materialer. Vi har fundet en spændende måde at mønstre MOF-materialer på på overflader. Nu, det er tid til at designe og implementere dem i miniaturiserede enheder."