Metaal-geassisteerd chemisch etsen, of 'MacEtch', wordt gebruikt om een ​​reeks nanostructuren te fabriceren, maar schadelijke bewegingen van de katalysator tijdens verticale etsprocessen belemmeren het bredere gebruik ervan. Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van A*STAR heeft een techniek ontwikkeld die de stabiliteit van de katalysator verbetert, de weg vrijmaakt voor een bredere toepassing.

MacEtch is een natte etsmethode voor het vervaardigen van nanostructuren uit metaalfilm met patronen. de eenvoud, veelzijdigheid, en de kosteneffectiviteit van MacEtch in silicium en andere halfgeleiders hebben geleid tot het gebruik ervan bij de vervaardiging van een breed scala aan producten, van elektronische en opto-elektronische apparaten tot biologische en chemische sensoren, evenals technologieën voor het oogsten van energie. Deze toepassingen, echter, gebruik katalysatorstructuren met relatief grote mazen.

Wanneer katalysatoren met kleinere afmetingen worden gebruikt, krachten die op de katalysator inwerken, zorgen ervoor dat deze beweegt tijdens het etsproces, die hun gebruik bij de fabricage van structuren met hoge aspectverhoudingen beperkt, zoals nanogaten.

"Eerder, het is erg moeilijk geweest om gericht etsen van isolaatkatalysatoren te realiseren, en [dit] is een grote wegversperring geweest in zijn ontwikkeling, " legt Sing Yang Chiam uit van A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering. "Kleine afmetingen zijn vooral belangrijk voor het fabriceren van filtratieapparaten, maar bij deze afmetingen etsen wordt een hele uitdaging."

Nutsvoorzieningen, een techniek voor het regelen van de katalysator tijdens het etsproces, waardoor de fabricage van nanogaten in silicium met ongekende aspectverhoudingen mogelijk is, is ontwikkeld door Chiam en collega's in samenwerking met de National University of Singapore en de University of Illinois in Urbana-Champaign in de Verenigde Staten.

De onderzoekers onderzochten het etsen van geïsoleerde katalysatoren van reguliere gouden schijven met identieke array-afstand en katalysatordikte, gevormd met behulp van laserinterferentielithografie. Hierdoor kon het team nauwkeurige en geïsoleerde effecten van de etsparameters bestuderen, zoals de etsmiddel- en dopingconcentraties, om de interfacekrachten op de katalysator te begrijpen.

Ze ontdekten dat hogere verhoudingen van fluorwaterstofzuur tot waterstofperoxide, of hogere p-type siliciumdoteringsniveaus, de beweging van de katalysator verminderen, en schreef dit toe aan een verlaging van de interface Van der Waals-krachten veroorzaakt door de vorming van poreus silicium.

De onderzoekers demonstreerden hun techniek door grootschalige, regelmatig besteld, nanogaten-arrays in silicium met een aspectverhouding van ongeveer 12. Deze nieuwe methode maakt de fabricage van nieuwe biologische en waterfilters mogelijk, en nanofotonische apparaten.

"We zijn van plan onze bevindingen te gebruiken om een ​​eenvoudig filterapparaat te maken, en dan kijken hoeveel verder we kunnen gaan met het graven van diepe sleuven, ' zegt Chiam.