微小領域での液体の濡れを利用した微細構造の創成に関する研究

利用液体润湿在微观区域创建微结构的研究

基本信息

批准号：
17760110
负责人：
金子新
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

Si基板上に作製した親水性のSiO2と疎水性のOTS-SAMから構成される親水/疎水パターンを対象として,以下の(1)および(2)について実施したので報告する.(1)濡れ広がりに対応した球状微粒子整列機構のモデル化ライン・アンド・スペース状の親水/疎水パターンが液体(懸濁液)から引き上げられたときの,親水部上での液体の濡れ広がり形状を簡単な近似を行うことによりパターン形状の関数として表現した.これにより,微粒子が自己整列するための必要条件として,接触線近傍での局所的接触角が一定値以下であることを定量的に示すことができた.一部の指数関数近似に問題があったため,実際の実験結果と整合していないケースも生じたが,局所接触角の計算値に一般性を欠いていた.しかし,このことは別の関数で置き換えることで,十分に修正できるモデルであることも検証できた.(2)ウエハースケールでのパターン作製マイクロコンタクトプリンティング(以下,MCP)法を用いることで,SiO_2表面上のPDMSモールドに倣ったOTSの分子膜を転写した.これにより,典型的には10mm×10mmの領域に親水/疎水パターニングが行え,従来の電子線照射法と比較してパターニング領域を数十倍に拡張でき,そのプロセス時間も飛躍的に短縮できることとなった.また,同広領域パターンに対してポリスチレン微粒子の選択自己整列を試みたところ,幅数10μmの六方最密充填の微粒子列をほぼ全域に渡って形成させることに成功した.したがって,実際のデバイスレベルの大きさまで微粒子整列構造を拡張でき,今後は光導波路などの機能評価が行える段階まで研究を進めることができたといえる.

我们报告以下由亲水性SIO2和疏水OTSAM组成的亲水/疏水模式，这些模式是在SI底物上制造的，如下所示（1）和（2）。（1）建模与润湿扩散相对应的球形颗粒对准机制，以及当线和空间样的亲水性/疏水图模式从液体（悬浮液）中提取并通过简单的近似值将图案形状表示为图案形状时，液体在亲水性部分上的润湿形状。这使我们能够定量地表明，接触线附近的局部接触角度低于一定值，作为颗粒自我对准的先决条件。一些指数近似是有问题的，在某些情况下，实际的实验结果不一致，但是局部接触角的计算缺乏通用性。但是，通过用另一个函数替换它可以充分纠正。也可以验证该模型是否正确。（2）使用晶圆尺度图案微接触印刷（以下称为MCP）方法来传递OT的分子膜，OT的分子膜是由SIO_2表面上的PDMS模拟模拟的。这允许在10 mm x 10 mm的区域中进行亲水/疏水模式，并且与常规的电子束辐照方法相比，模式区域可以扩展几十次，并且可以大大减少过程时间。此外，当我们尝试选择性地自我对准聚苯乙烯细颗粒以进行大范围的模式时，我们成功地在几乎整个区域形成了六角形的封闭式细粒子系列。因此，我们能够将粒子比对结构扩展到实际设备级别的大小，将来我们能够进入可以评估诸如光学波导之类的函数的阶段。