RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2019

 / 

Январь

←  →

Приборы и методы исследований


Методы трёхмерной печати микро- и наноструктур

,
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, просп. Лаврентьева 13, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Представлены физические и физико-химические основы трёхмерной (3D) микро- и нанопечати. 3D печать или аддитивные технологии — это процесс формирования структур и приборов посредством послойного нанесения материала в соответствии с объёмной цифровой моделью. Обзор ограничен рассмотрением методов и результатов в микро- и нанообласти, которые востребованы в электронике, фотонике и бионике. Особое внимание уделено методам, позволяющим формировать структуры с размерами менее 100 нм: стереолитографии, основанной на одно- и двухфотонной полимеризации, электрогидродинамической струйной печати и прямому лазерному переносу. Рассмотрены преимущества и недостатки, а также перспективы развития и практического применения методов 3D печати.

Текст pdf (5 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2017.11.038239
Ключевые слова: 3D печать, аддитивные технологии, 3D наноструктуры, стереолитография, двухфотонная полимеризация, струйная печать, электрогидродинамическая печать, прямой лазерный перенос
PACS: 32.80.Rm, 42.82.Cr, 61.46.−w, 68.65.−k, 81.20.−n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.11.038239
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/1/e/
000462478600004
2-s2.0-85065653282
2019PhyU...62...54F
Цитата: Фрицлер К Б, Принц В Я "Методы трёхмерной печати микро- и наноструктур" УФН 189 55–71 (2019)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 5 июня 2017, 10 ноября 2017

English citation: Fritzler K B, Prinz V Ya “3D printing methods for micro- and nanostructures” Phys. Usp. 62 54–69 (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2017.11.038239

Список литературы (231) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (31) Похожие статьи (13)

  1. "Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies" ASTM F2792-12a (West Conshohocken, PA: ASTM, 2012)
  2. Ren Z, Gao P-X Nanoscale 6 9366 (2014)
  3. Prinz V Ya Advances in Semiconductor Nanostructures (Eds A V Dvurechenskii, A L Aseev) (Amsterdam: Elsevier, 2017) p. 463
  4. Prinz V Ya et al Physica E 6 828 (2000)
  5. Prinz V Ya et al Sci. Technol. Adv. Mater. 10 034502 (2009)
  6. Bandyopadhyay A, Bose S (Eds) Additive Manufacturing (Boca Raton: CRC Press, 2015)
  7. Gibson I, Rosen D, Stucker B Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping and Direct Digital Manufacturing (New York: Springer, 2015)
  8. Magdassi S, Kamyshny A Nanomaterials for 2D and 3D Printing (New York: Wiley-VCH, 2017)
  9. Turner M D et al Nature Photon. 7 801 (2013)
  10. Gissibl T et al Nature Photon. 10 554 (2016)
  11. Kong Y L et al Nano Lett. 14 7017 (2014)
  12. Murphy S V, Atala A Nature Biotech. 32 773 (2014)
  13. Zhang Y S et al Ann. Biomed. Eng. 45 148 (2016)
  14. Duan B Ann. Biomed. Eng. 45 195 (2017)
  15. Mannoor M S et al Nano Lett. 13 2634 (2013)
  16. Hull C W U.S. Patent No. 4575330A (1986)
  17. Bártolo P J Stereolithography: Materials, Processes and Applications (New York: Springer, 2011)
  18. O'Neill P F et al Biomicrofluidics 8 052112 (2014)
  19. Zhou C et al Proc. of the Annual Solid Freeform Fabrication Symp., Austin, TX, 2011 p. 65
  20. Zhou C et al Rapid Prototyp. J. 19 153 (2013)
  21. Pan Y et al Proc. of the ASME 2012 Intern. Manufacturing Science and Engineering (New York: American Society of Mechanical Engineers, 2012) p. 405
  22. Gibson I, Rosen D W, Stucker B Additive Manufacturing Technologies. Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing (London: Springer, 2010)
  23. Chatani S, Kloxin C J, Bowman C N Polymer Chem. 5 2187 (2014)
  24. Odian G Principles of Polymerization (New York: McGraw-Hill, 1970); Пер. на русск. яз., Оудиан Д М Основы полимерной химии (М.: Мир, 1974)
  25. Mueller J B et al Adv. Mater. 26 6566 (2014)
  26. Andrzejewska E et al Phys. Chem. Chem. Phys. 5 2635 (2003)
  27. Abbe E Archiv mikroskop. Anatomie 9 413 (1873)
  28. Maruo S, Nakamura O, Kawata S Opt. Lett. 22 132 (1997)
  29. Sugioka K, Cheng Y Ultrafast Laser Processing: From Micro- to Nanoscale (Singapore: Pan Stanford, 2013)
  30. Sugioka K, Cheng Y Appl. Phys. Rev. 1 041303 (2014)
  31. Röhrig M et al Small 8 3009 (2012)
  32. Deubel M et al Nature Mater. 3 444 (2004)
  33. Kawata S et al Nature 412 697 (2001)
  34. Zhou X, Hou Y, Lin J AIP Adv. 5 030701 (2015)
  35. Malinauskas M et al Lithuanian J. Phys. 52 312 (2012)
  36. Bückmann T et al Adv. Mater. 24 2710 (2012)
  37. Barton J H et al IEEE Trans. Antennas Propagation 62 3652 (2014)
  38. Barton J H et al Prog. Electromagn. Res. B 41 269 (2012)
  39. Digaum J L et al Opt. Express 22 25788 (2014)
  40. Williams H E et al Opt. Express 19 22910 (2011)
  41. Haske W et al Opt. Express 15 3426 (2007)
  42. Gissibl T et al Nature Commun. 7 11763 (2016)
  43. Grossmann T et al Opt. Express 19 11451 (2011)
  44. Malinauskas M et al J. Opt. 12 124010 (2010)
  45. Rekčtyte S et al Opt. Express 21 17028 (2013)
  46. Raimondi M et al Micromachines 5 341 (2014)
  47. Malinauskas M et al Micromachines 5 839 (2014)
  48. Herkommer A M J. Opt. 43 261 (2014)
  49. Liberale C et al IEEE Photon. Technol. Lett. 22 474 (2010)
  50. Malinauskas M et al J. Opt. 12 035204 (2010)
  51. Žukauskas A et al J. Laser Micro Nanoeng. 9 68 (2014)
  52. Gissibl T, Schmid M, Giessen H Optica 3 448 (2016)
  53. Lindenmann N et al Opt. Express 20 17667 (2012)
  54. Žukauskas A et al Proc. SPIE 8428 84280K (2012)
  55. Xing J-F et al Appl. Phys. Lett. 90 131106 (2007)
  56. Pikulin A, Bityurin N Phys. Rev. B 75 195430 (2007)
  57. Пикулин А В, Битюрин Н М ЖТФ 82 (5) 120 (2012); Pikulin A V, Bityurin N M Tech. Phys. 57 697 (2012)
  58. Klar T A, Wollhofen R, Jacak J Phys. Scripta 2014 014049 (2014)
  59. Fischer J, Wegener M Laser Photon. Rev. 7 22 (2013)
  60. Scott T F et al Science 324 913 (2009)
  61. Harke B et al Adv. Mater. 25 904 (2013)
  62. Fischer J, Wegener M Opt. Mater. Express 1 614 (2011)
  63. Wolf T J A et al Opt. Lett. 36 3188 (2011)
  64. Andrew T L, Tsai H-Y, Menon R Science 324 917 (2009)
  65. Cantu P, Andrew T L, Menon R Appl. Phys. Lett. 105 193105 (2014)
  66. Cantu P et al Appl. Phys. Lett. 100 183103 (2012)
  67. Majumder A et al AIP Adv. 6 065312 (2016)
  68. Menon R, Smith H I J. Opt. Soc. Am. A 23 2290 (2006)
  69. Sakellari I et al ACS Nano 6 2302 (2012)
  70. Maruo S, Ikuta K Appl. Phys. Lett. 76 2656 (2000)
  71. Thiel M et al Appl. Phys. Lett. 97 221102 (2010)
  72. Fischer J et al Opt. Express 21 26244 (2013)
  73. Malinauskas M, Danilevičius P, Juodkazis S Opt. Express 19 5602 (2011)
  74. Baldacchini T, Snider S, Zadoyan R Opt. Express 20 29890 (2012)
  75. Fischer J, von Freymann G, Wegener M Adv. Mater. 22 3578 (2010)
  76. Nielson R, Kaehr B, Shear J B Small 5 120 (2009)
  77. Ritschdorff E T, Nielsona R, Shear J B Lab Chip 12 867 (2012)
  78. Dong X-Z, Zhao Z-S, Duan X-M Appl. Phys. Lett. 91 124103 (2007)
  79. Kato J et al Appl. Phys. Lett. 86 044102 (2005)
  80. Salter P S, Booth M J Opt. Lett. 36 2302 (2011)
  81. Formanek F et al Opt. Express 14 800 (2006)
  82. Stankevicius E et al J. Micromech. Microeng. 22 065022 (2012)
  83. Smith H I et al J. Phys. Conf. Ser. 415 012037 (2013)
  84. Matsuo S, Juodkazis S, Misawa H Appl. Phys. A 80 683 (2005)
  85. Hasegawa S, Hayasaki Y Opt. Express 21 12987 (2013)
  86. Hayasaki Y et al Appl. Phys. Lett. 87 031101 (2005)
  87. Takahashi H et al Opt. Express 16 16592 (2008)
  88. Vizsnyiczai G, Kelemen L, Ormos P Opt. Express 22 24217 (2014)
  89. Yang L et al Opt. Lasers Eng. 70 26 (2015)
  90. Obata K et al Opt. Express 18 17193 (2010)
  91. Kuang Z et al Appl. Surf. Sci. 255 2284 (2008)
  92. Tumbleston J R et al Science 347 1349 (2015)
  93. Derby B Annu. Rev. Mater. Res. 40 395 (2010)
  94. Suganuma K Introduction to Printed Electronics (New York: Springer, 2014)
  95. de Gans B-J, Duineveld P C, Schubert U S Adv. Mater. 16 203 (2004)
  96. Fuh J et al Handbook of Manufacturing Engineering and Technology (Ed. A Y C Nee) (London: Springer-Verlag, 2015) p. 2567
  97. Антонова И В УФН 187 220 (2017); Antonova I V Phys. Usp. 60 204 (2017)
  98. Kamyshny A, Steinke J, Magdassi S Open Appl. Phys. J. 4 19 (2011)
  99. Magdassi S The Chemistry of Inkjet Inks (Singapore: World Scientific, 2010)
  100. Smith P J et al Inkjet-Based Micromanufacturing (Advanced Micro and Nanosystems) Vol. 9 (Eds J G Korvink, P J Smith, D-Y Shin) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012)
  101. Brand O et al Inkjet-Based Micromanufacturing (Advanced Micro and Nanosystems) Vol. 9 (Eds J G Korvink, P J Smith, D-Y Shin) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012)
  102. Gan H Y et al J. Micromech. Microeng. 19 055010 (2009)
  103. Ikegawa MAzuma H JSME Int. J. B 47 490 (2004)
  104. Fromm J E IBM J. Res. Development 28 322 (1984)
  105. McKinley G H Rheology Bull. 74 6 (2005)
  106. Popov Yu O Phys. Rev. E 71 036313 (2005)
  107. Deegan R D et al Nature 389 827 (1997)
  108. Deegan R D Phys. Rev. E 61 475 (2000)
  109. Deegan R D et al Phys. Rev. E 62 756 (2000)
  110. Shen X, Ho C-M, Wong T-S J. Phys. Chem. B 114 5269 (2010)
  111. Park J, Moon J Langmuir 22 3506 (2006)
  112. de Gans B-J, Schubert U S Langmuir 20 7789 (2004)
  113. Lim J A et al Adv. Function. Mater. 18 229 (2008)
  114. Kajiya T et al J. Phys. Chem. B 113 15460 (2009)
  115. Prinz A V, Prinz V Ya, Seleznev V A Microelectron. Eng. 67-68 782 (2003)
  116. Ahn B Y et al Science 323 1590 (2009)
  117. Noh Y-Y et al Nature Nanotechnol. 2 784 (2007)
  118. Zhao N et al J. Appl. Phys. 101 064513 (2007)
  119. Kullmann C et al J. Micromech. Microeng. 22 055022 (2012)
  120. Kamyshny A, Magdassi S Small 10 3515 (2014)
  121. Nebogatikova N A et al Phys. Chem. Chem. Phys. 17 13257 (2015)
  122. Perelaer J et al Adv. Mater. 21 4830 (2009)
  123. Perelaer J et al Adv. Mater. 24 2620 (2012)
  124. Ko S H et al Appl. Phys. Lett. 90 141103 (2007)
  125. Kang H, Sowade E, Baumann R R ACS Appl. Mater. Interfaces 6 1682 (2014)
  126. Allen M L et al Nanotechnology 19 175201 (2008)
  127. Reinhold I et al J. Mater. Chem. 19 3384 (2009)
  128. Grouchko M et al ACS Nano 5 3354 (2011)
  129. Reiser B et al Chem. Sci. 7 4190 (2016)
  130. Park J-U et al Nature Mater. 6 782 (2007)
  131. Park J-U et al Nano Lett. 10 584 (2010)
  132. Onses M S et al Small 11 4237 (2015)
  133. Zheng G et al "Direct-write micro/nano-structure for flexible electronic manufacturing" 7th IEEE Conf. on Nanotechnology, IEEE NANO, 2-5 August 2007
  134. Taylor G, Van Dyke M D Proc. R. Soc. Lond. A 313 453 (1969)
  135. Dalton P D et al Biomater. Sci. 1 171 (2013)
  136. Brown N A, Gladstone J N, Chiarot P R J. Micro Nano-Manuf. 3 014502 (2015)
  137. An B W et al Adv. Mater. 27 4322 (2015)
  138. Richner P et al ACS Photon. 3 754 (2016)
  139. Galliker P et al Nature Commun. 3 890 (2012)
  140. Schneider J et al Adv. Function. Mater. 26 833 (2016)
  141. Han Y, Wei C, Dong J Manufact. Lett. 2 96 (2014)
  142. Hansen C J et al Adv. Mater. 25 96 (2013)
  143. Sutanto E et al J. Micromech. Microeng. 22 045008 (2012)
  144. Sutanto E et al Manufact. Lett. 2 4 (2014)
  145. Lee J-S et al Appl. Phys. Lett. 93 243114 (2008)
  146. Lee K I et al Proc. of the IEEE 26th Intern. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems, MEMS 2013, January 20-24, 2013, Taipei, Taiwan (Piscataway, NJ: IEEE, 2013) p. 1165
  147. Coppola S et al Proc. SPIE 9705 97050L (2016)
  148. Ferraro P et al Nature Nanotechnol. 5 429 (2010)
  149. Vespini V et al Lab Chip 16 326 (2016)
  150. de Angelis M et al Appl. Phys. Lett. 103 163112 (2013)
  151. Tagawa Y et al Phys. Rev. X 2 031002 (2012)
  152. Moser C et al Proc. SPIE 9764 97641D (2016)
  153. Kim J T et al ACS Macro Lett. 1 375 (2012)
  154. Kim J T et al Adv. Mater. 23 1968 (2011)
  155. Jung S et al Adv. Energy Mater. 4 1400432 (2014)
  156. Azzellino G et al Adv. Mater. 25 6829 (2013)
  157. Fukuda K et al Nature Commun. 5 4147 (2014)
  158. Xu W et al Adv. Mater. 28 527 (2016)
  159. Blattmann M et al Opt. Express 23 24525 (2015)
  160. Chen W-C et al J. Micromech. Microeng. 23 065008 (2013)
  161. Liu X et al Nature Commun. 5 4007 (2014)
  162. Sutanto E, Alleyne A Mechatronics 31 243 (2015)
  163. Søndergaard R R, Hösel M, Krebs F C J. Polymer Sci. B 51 16 (2013)
  164. Visser C W et al Adv. Mater. 27 4087 (2015)
  165. Wang J et al Adv. Mater. 22 4462 (2010)
  166. Zenou M, Kotler Z Opt. Express 24 1431 (2016)
  167. Banks D P et al Appl. Phys. Lett. 89 193107 (2006)
  168. 't Veld B H et al CIRP Ann. 64 701 (2015)
  169. Wu P K et al Thin Solid Films 398-399 607 (2001)
  170. Arnold C et al Laser Focus World 40 S9 (2004)
  171. Pique A et al Proc. SPIE 5662 564 (2004)
  172. Munoz-Martin D et al Appl. Surf. Sci. 366 389 (2016)
  173. Willis D A, Grosu V Appl. Phys. Lett. 86 244103 (2005)
  174. Sametoglu V, Sauer V T K, Tsui Y Y Opt. Express 21 18525 (2013)
  175. Hennig G et al J. Laser Micro Nanoeng. 7 289 (2012)
  176. Sridhar A et al Proc. of the IEEE 62nd Electronic Components and Technology Conf., San Diego, CA, USA (Piscataway, NJ: IEEE, 2012)
  177. Nguyen A K, Narayan R J Ann. Biomed. Eng. 45 84 (2017)
  178. Arnold C B, Serra P, Piqué A MRS Bull. 32 23 (2007)
  179. Constantinescu C et al Appl. Surf. Sci. 374 49 (2016)
  180. Nagel M et al Appl. Phys. A 92 781 (2008)
  181. Shaw-Stewart J et al Appl. Surf. Sci. 258 9309 (2012)
  182. Brown M S et al J. Fluid Mech. 709 341 (2012)
  183. Kattamis N T, Brown M S, Arnold C B J. Mater. Res. 26 2438 (2011)
  184. Kuznetsov A I, Koch J, Chichkov B N Opt. Express 17 18820 (2009)
  185. Korte F, Koch J, Chichkov B N Appl. Phys. A 79 879 (2004)
  186. Makrygianni M et al Appl. Surf. Sci. 297 40 (2014)
  187. Zywietz U et al Appl. Phys. A 114 45 (2014)
  188. Zywietz U et al Nature Commun. 5 3402 (2014)
  189. Feinaeugle M et al Appl. Phys. A 122 398 (2016)
  190. Auyeung R C Y et al Appl. Phys. A 102 21 (2011)
  191. Auyeung R C Y et al Opt. Express 23 422 (2015)
  192. Piqué A et al Proc. SPIE 8608 86080K (2013)
  193. Dong L, Arai F, Fukuda T Appl. Phys. Lett. 81 1919 (2002)
  194. Madsen D N et al Nano Lett. 3 47 (2003)
  195. Yokota T, Murayama M, Howe J M Phys. Rev. Lett. 91 265504 (2003)
  196. Xu S et al Small 1 1221 (2005)
  197. De Angelis F et al Nanoscale 3 2689 (2011)
  198. Esposito M et al ACS Photon. 2 105 (2015)
  199. Esposito M et al Adv. Opt. Mater. 2 154 (2014)
  200. Jesse S et al ACS Nano 10 5600 (2016)
  201. Sezen M Modern Electron Microscopy in Physical and Life Sciences (Ed. M Janecek) (London: IntechOpen, 2016) p. 1624
  202. Vaezi M, Seitz S, Yang S Int. J. Adv. Manufact. Technol. 67 1721 (2013)
  203. Sugimoto Y et al Nature Mater. 4 156 (2005)
  204. Custance O, Perez R, Morita S Nat"ure Nanotechnol. 4 803 (2009)
  205. Gohlke D et al Nano Lett. 13 2418 (2013)
  206. Olyanich D A et al Nanotechnology 24 055302 (2013)
  207. Morgenstern K, Lorente N, Rieder K-H Phys. Status Solidi B 250 1671 (2013)
  208. Eigler D M, Schweizer E K Nature 344 524 (1990)
  209. Junno T et al Appl. Phys. Lett. 66 3627 (1995)
  210. Carlson M B et al 3D Print. Additive Manufact. 2 123 (2015)
  211. Fan Z et al Carbon 86 280 (2015)
  212. Tao X Y et al Diamond Related Mater. 15 1271 (2006)
  213. Dong L et al Nano Lett. 9 210 (2009)
  214. Dong L et al IEEE Nanotechnol. Mag. 4 13 (2010)
  215. Kitaura R et al Angew. Chem. Int. Ed. 48 8298 (2009)
  216. Hengsbach S, Lantada A D Biomed. Microdev. 16 617 (2014)
  217. Obata K et al J. Laser Micro Nanoeng. 9 242 (2014)
  218. Seleznev V A, Prinz V Ya Nanotechnology 28 064004 (2017)
  219. Prinz V Ya et al Sci. Rep. 7 43334 (2017)
  220. Huang Y et al J. Manuf. Sci. Eng. 137 014001 (2015)
  221. Дежина И Г и др Новые производственные технологии. Публичный аналитический доклад (М.: Дело, 2015)
  222. Shanler M, Basiliere P "Hype Cycle for 3D Printing, 2015, Accessed 01.04.17, 2017" https://www.gartner.com/doc/3100228
  223. Ortiz A M et al IEEE Internet Things J. 1 206 (2014)
  224. Park M et al Adv. Healthcare Mater. 4 991 (2015)
  225. Honda W et al Adv. Funct. Mater. 24 3299 (2014)
  226. Yazdi A A et al Microfluid. Nanofluid. 20 50 (2016)
  227. Cusano A et al (Eds) Lab-on-Fiber Technology (Wiesbaden: Springer, 2015)
  228. Kong Y L et al Nano Today 11 330 (2016)
  229. Xu L D, He W, Li S IEEE Trans. Industrial Inform. 10 2233 (2014)
  230. Rosa P, Câmara A, Gouveia C Open J. Internet Things 1 16 (2015)
  231. Whitmore A, Agarwal A, Xu L D Inf. Syst. Front. 17 261 (2015)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение