Fabrication of Sub-micron Al(OH)3 Structures Local Enhancing Gold Photoluminescence by Dip-Pen Lithography and Polymer Pen Lithography

Abstract

딥펜리소그래피와 폴리머 펜 리소그래피를 이용한 알루미늄 수산화물을 마이크로, 나노영역에서 제작하였다. 두 리소그래피를 이용한 공정에서, 고체-겔 상 전사방법과 액체 상 전사방법을 통해 수산화이온을 금 20 나노미터, 알루미늄 100 나노미터, 실리콘 기판 위에 국소적으로 전사하였다. 이 국소적인 전사를 통하여, 수산화이온은 금 밑의 알루미늄 층과 화학반응을 일으킬 수 있었고 그에 따라 마이크로미터, 나노미터 크기의 솟아오른 알루미늄 수산화물이 형성되었다. 액체 상 전사방법을 통하여 얻은 솟아오른 알루미늄 수산화물은 지름이 6 마이크로미터 이상에서만 구현되는 반면에, 고체-겔 상 전사방법을 이용하면 지름 1마이크로미터 이하 영역의 구조물을 얻을 수 있었다. 형성된 물질의 구조와 형성과정이 켈빈 탐침력 현미경을 이용하여 분석되었고, 형성과정 중 금 막 밑의 알루미늄이 반응된 것을 확인하였다. 원소분석방법으로서, 전자탐침 미세 분석기와 비행시간형 이차이온질량분석을 통해 구조물이 알루미늄 산화물인 것이 확인되었다. 이외에, 기판 위의 알루미늄 수산화물 패턴들에서 파란 빛 영역대의 형광이미지가 관측되었고 광발광 스펙트럼을 통해 알루미늄 수산화물이 금 기판의 광발광 효율을 향상시키는 것을 확인하였다.