.c om TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HỒ CHÍ MINH co ng KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU an Bộ môn Công nghệ micro nano điện tử th Bài tập kì : Thiết kế chế tạo micro cantilever có chiều dài 5µm, rộng cu u du o ng 2µm, dày 1µm CuuDuongThanCong.com Sinh viên thực Võ Nguyễn Đức Tài 1419262 Lê Thành Tiến 1419320 Lê Văn Phụ 1429226 Nguyễn Trung Thoại 1419296 Nguyễn Đức Thuận 1419298 https://fb.com/tailieudientucntt TỔNG QUAN VỀ CANTILEVER Cantilever phận thiết bị cảm biến có kích thước micro sử dụng để phát chất hóa học, sinh học Trong lĩnh vực vi cấu trúc, cantilever dài thích hợp cho việc cảm thụ chất hóa học Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà cantilever có nhiều hình dạng cấu trúc khác Theo yêu cầu tập, cantilever chế tạo dạng c om cấu trúc hình chữ nhật – cấu trúc đơn giản Cơ chế hình thành cảm biến cantilever ng Cantilever có hai mơ hình hoạt động: Mơ hình tĩnh mơ hình động co Mơ hình tĩnh: microcantilever bị uốn cong ảnh hưởng ứng suất bề mặt hấp phụ cu u du o ng th an khối lượng bị ảnh hưởng hai yếu tố Dưới hình ảnh minh họa mơ hình uốn tĩnh Nếu microcantilever hấp phụ chất toàn thanh, độ lệch biểu diễn theo công thức: Ở đây, Z độ lệch thanh, trọng lượng chấp bị hấp phụ, L chiều dài cantilever, E modun suất Young, I = w𝑡3 /12 momen qn tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mơ hình động thể tần số dao động microcantilever, microcantilever có dạng hình chữ nhật, tần số cộng hưởng biểu diễn công thức: √ tần số dao động thanh, l chiều dài, E modun Young, I momen quán tính, A diện tích cắt ngang khối lượng riêng .c om Ở đây, Nguyên lý hoạt động cantilever: dựa dịch chuyển tần số giải thích sau: Tần số cộng hưởng ban đầu cantilever f0, hấp phụ chất sinh ng học hay hóa học làm cho khối lượng thay đổi, khối lượng thay đổi dẫn tới co tần số thay đổi Như vậy, dựa vào thay đổi tần số cantilever phát có th kết nhiều ngược lại an chất bị hấp phụ hay không Tần số dịch chuyển nhiều chất hấp phụ /gắn Cantilever ứng dụng nhiều ứng dụng phát chất sinh học, hóa ng học Được ứng dụng nhiều đầu dị cảm biến khí, đầu dị thiết bị khảo sát bề du o mặt vật liệu ( kính hiển vi lực điện tử thương mại AFM), đầu dị cảm biến hóa học, sinh học, thiệt bị theo dõi thay đổi yếu tố môi trường v v… cu u Vật liệu tạo thành cantilever Hiện có nhiều loại vật liệu để chế tạo cantilever polypropylene, SiN, SU-8, SiO2, Si3N4 Tuy nhiên, để chế tạo cantilever khả chức hóa bề mặt cao tuổi thọ trung bình lớn SU-8 vật liệu thích hợp để chế tạo nghiên cứu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Vật liệu SU-8 SU-8 chất phủ quang điện tử dựa epoxy thường sử dụng SU-8 gồm có epoxy Bisphenol A Novolac hịa tan dung mơi hữu (gamma-butyrolactone GBL cyclopentanone, phụ thuộc vào công thức) 10% khối lượng hỗn hợp muối Triarylsulfonium / an co ng c om hexafluoroantimonat (hình vẽ) th Hiện nay, sử dụng chủ yếu để chế tạo chất lỏng vi lượng (chủ yếu in lụa mềm, mà với kỹ thuật in ấn khác in thạch nano) phận điện tử vi ng mơ Nó vật liệu sinh học tương thích biết đến thường du o sử dụng MEMS sinh học cho ứng dụng khoa học đời sống Trong nhóm chúng em sử dụng SU-8 cho việc chế tạo cantilever, SU-8 loại polyme thú vị cho việc chế u tạo cantilevers để cảm nhận sinh học / hóa học chế biến đơn giản mô đun Young Young cu thấp, chức hóa trực tiếp với phân tử thụ thể để phát chất phân tích CHẾ TẠO CANTILEVER Microcantilever SU-8 chế tạo phương pháp UV lithography, bao gồm bước miêu tả đây: Trước tiên, ta chuẩn bị đế Silicon (để đạt kết tốt nhất, đế nên xử lí cách wet etching với dung dịch piranha, sau rửa lại với nước cất) phủ lớp flourocarbon nhằm dễ dàng tách cantilever-SU-8 sau hoàn tất chế tạo (1) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sau đế xử lý, tiến hành tạo lớp SU-8 2002 Su-8 2005 phương pháp quang khắc Độ dày cantilever xác định thông qua tốc độ gia tốc máy phủ quay độ nhớt SU-8 Mask phương pháp sử dụng có chiều dài chiều dài 5µm, rộng 2µm (2) Tiếp đến tiến hành phủ quay lớp SU-8 2075 dày 200µm để tạo phần thân cho cantilever (3) Sau tạo cantilever hoàn chỉnh, ta tiến hành loại bỏ phần SU-8 lại Bước cuối tách cantilever đế cách sử dụng nhíp (5) cu u du o ng th an co ng c om bề mặt đế propylene-glycol-methylether-acatate PGMEA (4) Hình ảnh minh họa: (a) bước chế tạo cantilever, (b) metalmask với kích thước cần thiết Kết luận: nhóm chúng em thiết kế qui trình hồn chỉnh cantilever có chiều dài 5µm, rộng 2µm, dày 1µm, nhằm ứng đầu dị cảm biến khí, đầu dị thiết bị khảo sát bề mặt vật liệu, đầu dò cảm biến hóa học, sinh học, phục vụ nhu cầu phát triển nghiên cứu đề tài, nghiên cứu khoa học đời sống CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... vật liệu để chế tạo cantilever polypropylene, SiN, SU-8, SiO2, Si3N4 Tuy nhiên, để chế tạo cantilever khả chức hóa bề mặt cao tuổi thọ trung bình lớn SU-8 vật liệu thích hợp để chế tạo nghiên... để phát chất phân tích CHẾ TẠO CANTILEVER Microcantilever SU-8 chế tạo phương pháp UV lithography, bao gồm bước miêu tả đây: Trước tiên, ta chuẩn bị đế Silicon (để đạt kết tốt nhất, đế nên xử... propylene-glycol-methylether-acatate PGMEA (4) Hình ảnh minh họa: (a) bước chế tạo cantilever, (b) metalmask với kích thước cần thiết Kết luận: nhóm chúng em thiết kế qui trình hồn chỉnh cantilever có chiều dài 5µm,