Summary thesis Jeroen Haneveld (Nederlands)

Dit proefschrift gaat over het fabriceren en karakteriseren van nanokanalen (kanalen waarvan tenminste één van de afmetingen kleiner is dan 100 nanometer). Dit soort kanalen is van belang voor een groot aantal toepassingen, waaronder DNA analyse en chemische sensoren. Daarnaast is het gedrag van vloeistoffen in deze kanalen interessant voor veel toepassingen. De technologieën die gebruikt worden voor de fabricage van nanokanalen zijn vaak duur en/of tijdrovend, of simpelweg niet nauwkeurig genoeg. Er is dus een noodzaak voor het ontwikkelen van methodes voor het gecontroleerd en eenvoudig fabriceren van deze kanalen.

Twee methodes zijn ontwikkeld voor het maken van nanokanalen met een diepte kleiner dan 100 nm. De eerste maakt gebruik van het nat anisotroop etsen van silicium, dit heeft nanokanalen met een rechthoekige doorsnede als resultaat. Als de diepte van de kanalen extreem klein moet zijn (tot 5 nm), kan het beste een laag siliciumdioxide gebruikt worden om de hoogte van het kanaal te definiëren. Beide technologieën leveren kanalen met zeer gladde oppervlakken en een lage spreiding in de kanaaldiepte. Het afdichten van de kanalen is bereikt door het bonden van de wafers met silicium of Borofloat glazen wafers. Verder zijn chips gefabriceerd, compleet met nanokanalen, vloeistofreservoirs, meetstructuren en gepoederstraalde toegangsgaten. De nanokanalen hebben een diepte variërend van 5 tot 150 nm. De chips zijn gevuld met vloeistoffen (water, natriumchlorideoplossing en cyclohexaan) teneinde het gedrag van vloeistoffen in de nanokanalen te bestuderen. Deze vulsnelheid van de kanalen is vergeleken met een theoretisch model, gebaseerd op de Washburn-vergelijking voor het vullen van kanalen door capillaire krachten. Kwalitatief is er overeenstemming met het model, maar als de kanaaldiepte afneemt wordt de afwijking van de vulsnelheid ten opzichte van het model steeds groter.

Ook zijn twee fabricagemethodes voor tweedimensionale nanokanalen (met breedte én diepte in de ordegrootte van nanometers) ontwikkeld. De eerste combineert laser interferentie lithografie met nat etsen van silicium. Ook kunnen zeer dunne nano-richeltjes gemaakt worden door silicium lokaal te oxideren. Deze kunnen door middel van imprint lithografie overgebracht worden op een andere wafer.

Concluderend kan worden gesteld dat de fabricage van nanokanalen aanzienlijk vereenvoudigd kan worden met behulp van de resultaten van dit onderzoek. Verder onderzoek naar het gedrag van vloeistoffen in de kanalen is wenselijk.