シリコンテンプレートを使用したNi Cantileverナノプローブの容易でスケーラブルな製造と、ナノティップ焦点電気水素力学ジェット印刷のためのマイクロエレクトロフォーミング技術

電気水関節力学ジェット（E-JET）印刷は、高解像度と効率を備えたマイクロ/ナノ構造製造の強力な手法です。ただし、従来のE-JET印刷は、ノズルの詰まり効果のため、印刷の精度とインクの適応性がまだ制限されています。この論文では、高解像度構造を印刷するために、ナノチップに焦点を合わせた電気水力学ジェット（NFEJ）メソッドを開発します。ヒントに曲率のナノスケール半径（ROC）を備えたNiカンチレバーナノプローブは、シリコンテンプレートとマイクロエレクトロフォーミング技術を使用した簡単でスケーラブルな方法で製造されました。走査型電子顕微鏡を使用して、シリコンピラミッドピットを使用したシリコンテンプレートの微小移動を分析しました。これは、シリコンの異方性湿潤エッチングから得られました。エレクトロフォーミング型は、Niフィルムの上部を孤立した片持ちカンチレバーピットに分割するフォトリソグラフィとプラズマエッチングによって得られました。約48 nmの平均チップROCを持つNiカンチレバーナノプローブは、その後のマイクロエレクトロフォーミングプロセスによって達成されました。平均直径約890±93 nmの高解像度液滴アレイは、これらのNiナノプローブを装備したNFEJ印刷ヘッドによって印刷され、NFEJ印刷用の開発されたNiナノプローブの実用性を検証しました。

Electrohydrodynamic jet (E-Jet) printing is a powerful technique for micro/nanostructure fabrication with high resolution and efficiency. However, conventional E-Jet printing are still limited in printing accuracy and ink adaptability due to the nozzle clogging effect. In this paper, we develop a nano-tip focused electrohydrodynamic jet (NFEJ) method to print high-resolution structures. The Ni cantilever nanoprobes with nanoscale radius of curvature (ROC) on their tips were manufactured by a facile and scalable method using silicon template and micro-electroforming technique. Scanning electron microscope was used to analyse the micromorphology of the silicon template with inverted pyramid pits, which was obtained from anisotropic wet etching of silicon. Electroforming mold was obtained by photolithography and plasma etching which divide the top side of Ni film into isolated cantilever pits. Ni cantilever nanoprobes with an average tip ROC of about 48 nm were achieved by the subsequent micro electroforming process. High-resolution droplets array with an average diameter of about 890 ± 93 nm were printed by the NFEJ printing head equipped with these Ni nanoprobes, which verified the practicality of the developed Ni nanoprobes for NFEJ printing.