可彎曲式光電技術大躍進
軟性電子在過去十年已有重大進展,衍生出許多新穎應用,例如電子紙顯示器、人工皮膚與電子眼成像等。然而,這方面光電技術卻趕不上發展,特別是在納米等級的應用,原因在于一般納米制作技術(如電子束光刻術等)無法施用在可彎曲式或曲面基板上,而軟光刻技術雖能在軟性電子上揮灑自如,卻因分辨率限制而無法準確制作納米級組件。
由波士頓大學Hatice Altug所領導的研究團隊最近利用納米模版光刻術,在玻璃、硅與氟化鈣等剛性表面上制作納米組件圖案,而且制成的組件的光學響應與電子束光刻術制作者一樣好。
納米模版光刻術與美術上的模板印刷概念相同,差別在于尺寸大小。Altug等人在氮化硅(SiN)薄膜上制作了含預設鏤空圖案的模板,然后將模板置于聚合物基板上并沉積一層金屬。移除模版后,可以得到幾何形狀與模版開孔近乎相同的納米微粒圖案轉移。沉積完成后,模版可以清洗并重復使用。
該團隊目前已能在可彎曲式基板上制作大范圍的納米圖案,例如在聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚對二甲苯(parylene-C)及低密度聚乙烯薄膜(保鮮膜)等非常規基板上,成功制作電漿子天線數組與超穎材料(metamaterials)。例如他們在PDMS基板上,以優于10 nm的精確度制作犀利的納米結構,因此能大量制作邊長不到100 nm的蝴蝶結狀天線結構。此外,此種納米結構還能調變─對可彎曲式基板施加機械應變可改變電漿子結構的共振。
Altug表示,現有的納米制作技術為平面制程,要在直接在非平面基板上制作納米圖樣相當困難。他們的作法是先將納米結構制作在平坦的可彎曲式聚合物薄膜上,再以此薄膜作為載體把納米結構直接移轉至曲面。必要時,再以選擇性蝕刻移除聚合物,將納米結構留在曲面上。該團隊利用此技術成功地將電漿子納米微粒轉移至光纖表面,得到的「光探針」可用來監控體內血流或深層組織的變化,也能用來監控受污染的惡劣環境。
相較于軟性光刻術需要多次圖案轉移,納米模版光刻術只需一個步驟就能簡單制作各種納米結構,不僅省時又省錢。研究團隊計劃將此制程技術最佳化。
評論