Till innehåll på sidan

Metal-assisted chemical etching for nanofabrication of hard X-ray zone plates

Tid: Fr 2021-04-30 kl 10.00

Plats: Via zoom, https://kth-se.zoom.us/j/61021538255, (English)

Ämnesområde: Material- och nanofysik Optik och fotonik

Respondent: Rabia Akan , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik

Opponent: Dr. Lucia Romano, ETH Zürich, Schweiz

Handledare: Professor Ulrich Vogt, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik; Professor Muhammet Toprak, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik; Dr. Carmen Vogt, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik

Exportera till kalender

Abstract

Hårdröntgensvepmikroskopi möjliggör avbildandet av prover och karaktärisering av dem kemiska, elementära och strukturella egenskaperna med nanometerupplösning. Detta är tack vare användandet av nanofokuserande optik. Vanligen förekommande optik i röntgenmikroskop för högupplösta analyser är zonplattor. Zonplattor är cirkulära diffraktionsoptik med radiellt avtagande gitterperiod. Deras prestanda beror på de geometriska egenskaperna och materialet de är gjorda av. Bredden på den yttersta zonen, vilken vanligtvis är i storleksordningen av några tiotal nanometer, definierar zonplattans optiska upplösning medan zontjockleken samt dess material definierar verkningsgraden. För hårdröntgenzonplattor krävs ofta en zontjocklek på några mikrometer. Detta gör nanostrukturer med stort tjocklek-breddförhållande en förutsättning för högupplösta zonplattor med hög verkningsgrad. De väldigt små strukturerna och det stora tjocklek-breddförhållandet gör zonplattor utmanande att tillverka. En våtkemisk nanofabrikationsprocess som har påvisat sin förmåga att tillverka kiselnanostrukturer med extrema tjocklek-breddförhållanden är metall-assisterad kemisk etsning (MACE). MACE är en elektrofri, autokatalytisk process där fördefinierade ädelmetallstrukturer med hjälp av en etslösning selektivt etsar kisel. I denna avhandling optimeras MACE specifikt för nanometerstora zonplattestrukturer och används i en ny nanofabrikationsprocess utvecklad för framtagning av zonplattor. Optimeringen av MACE för zonplattestrukturer i kisel utgjordes av en systematisk och omfattande parameterstudie. Den bättre kompositionen av etslösningen, processtemperaturen, zonplattedesignen och kiselsubstratet identifierades. Processen karaktäriserades med avseende på zonplattans tjocklek och etsriktningen, den mekaniska stabiliteten av zoner och ytråheten hos kislet. Kiselzonplattor med ett tjocklek-breddförhållande på 30:1 med en minsta zonbredd på 30 nm tillverkades med den optimerade MACE processen. Inför användning med hårdröntgen metalliserades kiselzonplattorna med palladium via en autokatalytisk pläteringsprocess (ELD). Verkningsgraden av första ordningens diffraktion för en sådan palladium/kiselzonplatta karaktäriserades till 1.9 %. Både MACE och ELD är konceptuellt enkla, relativt låga i kostnad och tillgängliga metoder som kommer bana väg för det vidare utvecklandet av nanofabrikationsprocesser för zonplatteframställning.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-292566