Fabrication and characterization of nanostructures by self-assembly

Abstract

Artan spesifik nano boyutlu ürün ihtiyacı ile birlikte, etkin nanofabrikasyon teknikleri üzerine yapılan çalışmalarda da artış yaşanmaktadır. Bu doğrultuda bir `Down-to-Up` Kendiliğinden oluşum metodu olan ASB-SANS (Auxiliary Solvent-Based Sublimation-Aided Nanostructuring) üzerinde çalışılmıştır. Bu yöntem, ana madde (PMMA) ve süblimleşen maddenin (PDCB) ortak çözücü (CHCl3) içerisinde çözünmesi ve Drop-Casting yöntemi ile Si/SiOx yüzeylere damlatılması işlemidir. Daha sonrasında, evaporasyon ve süblimasyon gerçekleşerek istenilen yapılar substrat üzerinde elde edilir. Süblimleşen maddenin kristal yapısı ana maddeye istenilen deseni kazandırır.Oda sıcaklığı(Sıcaklık sabit tutularak), ortam basıncında yapılan çalışmada farklı üçlü bilesen konsantrasyonların elde edilen desen üzerindeki noktasal/sürekli gibi morfolojik etkisi incelenmiştir. Ayrıca, elde edilen birincil, ikincil, üçüncül desenlerin kalınlık ve uzaklıkları ölçülmüş, buna göre gruplandırılmış ve oluşan farklılıkların ardındaki nedenler araştırılmıştır. Temelde, çözücü konsantrasyonu ve süblimleşen madde konsantrasyonları değişimi seklinde iki farklı yönde ilerlenmiştir ve sonuçta 16 farklı durum ortaya çıkmıştır.Sonuç olarak elde edilen veriler üçlü bileşen konsantrasyonunun istenilen yapıyı elde etmekte oldukça önemli olduğunu göstermektedir. Yöntem uygulanabilirliği açısından oldukça kolay olmasının yanında iyi bir hazırlık ve hassasiyet gerektirmektedir. Difüzyon, evaporasyon, süblimasyon prosesleri, yüzey kimyası ile çevresel faktör (sıcaklık, nem vb.) kontrolünün yüksek öneme sahip olduğu görülmüştür. Bunun yanında, çok kısa surede (Birkaç saniye), geniş alanlarda (birkaç cm2) istenilen şekilde nano-mikro yapıların düşük maliyetle üretimine olanak vermektedir.

With the increasing demand of nano-scale material, studies on effective nanotechnology techniques show a progressive raise in interest from the industrial area, which needs fast, low-cost and practically applicable nanofabrication processes. In this frame, a self-assembly method, ASB-SANS (Auxiliary Solvent-Based Sublimation-Aided Nanostructuring) has been studied. Basically, this method involves a ternary solution composed by a target material (the material to be nanostructured; in this case PMMA), a sublimating substance (PDCB) and a proper solvent (CHCl3); then, drop-casting on Si/SiOx substrates and evaporation and sublimation processes. the crystal structure of sublimating substance gives the desired nanostructure to the target material. Sixteen different concentration ratio has been prepared and examined by their effect on the morphology as dotted/fibre alignments. Fundamentally, ternary solution prepared on different concentrations of auxiliary solvent and sublimating substance. Furthermore, obtained morphologies have been examined by their width and distance and grouped as primary, secondary, tertiary patterns. And the reasons of difference have been searched. Basically, sixteen different ternary concentrations have been prepared based on auxiliary solvent and sublimating substance concentration variations.In conclusion, the analysis and findings of this study supports our claim that ternary solution composition values play an important role to achieve desired structure. Despite to the fact that the method is easy applicable and fast, it requires well-preparation and precision work. However, environmental control and surface treatment are rather important to gain uniform, anticipated pattern. Besides those, used method allows to fabricate nano-micro structures in big areas (several cm2) and a way that is low-cost, in short time (several seconds).