Gravure chimique assistée par métal, ou 'MacEtch', est utilisé pour fabriquer une gamme de nanostructures, mais les mouvements dommageables du catalyseur pendant les processus de gravure verticale entravent son utilisation plus large. Maintenant, une équipe dirigée par A*STAR a développé une technique qui améliore la stabilité du catalyseur, ouvrant la voie à une application plus large.

MacEtch est une méthode de gravure humide pour la fabrication de nanostructures à partir de films métalliques à motifs. La simplicité, Polyvalence, et la rentabilité de MacEtch dans le silicium et d'autres semi-conducteurs ont conduit à son utilisation dans la fabrication d'une large gamme de produits, des dispositifs électroniques et optoélectroniques aux capteurs biologiques et chimiques, ainsi que les technologies de récupération d'énergie. Ces candidatures, cependant, utiliser des structures de catalyseur à mailles relativement grandes.

Lorsque des catalyseurs de plus petites dimensions sont utilisés, les forces agissant sur le catalyseur le font se déplacer pendant le processus de gravure, ce qui limite leur utilisation dans la fabrication de structures avec des rapports d'aspect élevés, comme les nanotrous.

"Précédemment, il a été très difficile d'obtenir une gravure directionnelle du catalyseur isolé, et [cela] a été un obstacle majeur à son développement, " explique Sing Yang Chiam de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux d'A*STAR. " Les petites tailles de fonctionnalités sont particulièrement importantes pour la fabrication de dispositifs de filtration, mais à ces dimensions, la gravure devient très difficile."

Maintenant, une technique de contrôle du catalyseur pendant le processus de gravure, permettant la fabrication de nanotrous dans le silicium avec des rapports d'aspect sans précédent, a été développé par Chiam et ses collègues en collaboration avec l'Université nationale de Singapour et l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign aux États-Unis.

Les chercheurs ont étudié la gravure de catalyseur isolé de disques d'or réguliers d'espacement de matrice et d'épaisseur de catalyseur identiques, formé par lithographie par interférence laser. Cela a permis à l'équipe d'étudier des effets précis et isolés des paramètres de gravure, telles que les concentrations d'agent de gravure et de dopage, pour comprendre les forces d'interface sur le catalyseur.

Ils ont découvert que des rapports plus élevés d'acide fluorhydrique par rapport au peroxyde d'hydrogène, ou des niveaux de dopage au silicium de type p supérieurs, réduire le mouvement du catalyseur, et attribué cela à un abaissement des forces de Van der Waals à l'interface causée par la création de silicium poreux.

Les chercheurs ont démontré leur technique en fabriquant de grandes surfaces, régulièrement commandé, des matrices de nanotrous en silicium avec un aspect ratio d'environ 12. Cette nouvelle méthode permet la fabrication de nouveaux filtres biologiques et à eau, et dispositifs nanophotoniques.

"Nous prévoyons d'utiliser nos découvertes pour fabriquer un dispositif de filtration simple, et puis voir jusqu'où nous pouvons aller plus loin dans les tranchées profondes, " dit Chiam.