In this work, we propose a new approach to prepare surface micro-patterns in nanoscale deposited Au films. In particular, we exploit the idea to use a template confined dewetting aging not directly on the deposited Au film but on an underlying poly(methylmethacrylate) (PMMA) substrate by thermal processes. The idea consists of the following basic concepts: (a) to perform nanoscale Au film deposition assisted by micrometric templates to obtain a template confined film and (b) by low-temperature thermal processes (<400 °C) to induce a dewetting process of the PMMA to guide specific patterning effects in the top nanoscale Au film. In this approach, the Au surface pattern order is established by the template confined deposition on a micrometric scale (which is a highly efficient way to synthesize metallic surface patterns with controllable structures, large pattern areas, and to achieve a high throughput), while the realization and control of the Au surface pattern is given by the control of the dewetting process of the underlying substrate, without invoking high temperature thermal processes. We illustrate experimental results of such an approach, and we propose it as a model methodology for surface large scale micro-patterning of nanoscale metal films which can be applied to a wide range of systems towards device applications (i.e., plasmonics).

1.
Y.
Li
and
G. A.
Somorjai
,
Nano Lett.
10
,
2289
(
2010
).
2.
M. A.
Mahmoud
,
F.
Saira
, and
M. A.
El-Sayed
,
Nano Lett.
10
,
3764
(
2010
).
3.
J.
Zeng
,
Q.
Zhang
,
J.
Chen
, and
Y.
Xia
,
Nano Lett.
10
,
30
(
2010
).
4.
A. S. K.
Hashmi
,
Angew. Chem. Int., Ed.
49
,
5232
(
2010
).
5.
H.
Ko
,
S.
Singamaneni
, and
V. V.
Tsukruk
,
Small
4
,
1576
(
2008
).
6.
R. A.
Tripp
,
R. A.
Dluhy
, and
Y.
Zhao
,
Nano Today
3
,
31
(
2008
).
7.
W. E.
Smith
,
Chem. Soc. Rev.
37
,
955
(
2008
).
8.
M. E.
Stewart
,
C. R.
Anderton
,
L. B.
Thompson
,
J.
Maria
,
S. K.
Gray
,
J. A.
Rogers
, and
R. G.
Nuzzo
,
Chem. Rev.
108
,
494
(
2008
).
9.
A. J.
Hong
,
C. C.
Liu
,
Y.
Wang
,
J.
Kim
,
F. X.
Xiu
,
S. X.
Ji
,
J.
Zou
,
P. F.
Nealey
, and
K. L.
Wang
,
Nano Lett.
10
,
224
(
2010
).
10.
S.
Conoci
,
S.
Petralia
,
P.
Samori
,
F. M.
Raymo
,
S. D.
Bella
, and
S.
Sortino
,
Adv. Funct. Mater.
16
,
1425
(
2006
).
11.
D. A.
Giljohann
,
D. S.
Seferos
,
W. L.
Daniel
,
M. D.
Massich
,
P. C.
Patel
, and
C. A.
Mirkin
,
Angew. Chem. Int., Ed.
49
,
3280
(
2010
).
12.
Y. J.
Yoon
,
J. C.
Bae
,
H. K.
Baik
,
S. J.
Cho
,
S. J.
Lee
,
K. M.
Song
, and
N. S.
Myung
,
Physica B
323
,
318
(
2002
).
13.
D. P.
Yu
,
Y. J.
Xing
,
Q. L.
Hang
,
H. F.
Yan
,
J.
Xu
,
Z. H.
Xi
, and
S. Q.
Feng
,
Physica E
9
,
305
(
2001
).
14.
M.
Chowalla
,
K. B. K.
Teo
,
C.
Ducati
,
N. L.
Rupesinghe
,
G. A. J.
Amaratunga
,
A. C.
Ferrari
,
D.
Roy
,
J.
Robertson
, and
W. I.
Milne
,
J. Appl. Phys.
90
,
5308
(
2001
).
15.
H.
Liu
,
G.
Cheng
,
R.
Zheng
,
Y.
Zhao
, and
C.
Liang
,
Surf. Coat. Technol.
202
,
3157
(
2008
).
16.
F.
Ruffino
,
V.
Torrisi
,
G.
Marletta
, and
M. G.
Grimaldi
,
Nanoscale Res. Lett.
6
,
112
(
2011
).
17.
P. G.
de Gennes
,
Rev. Mod. Phys.
57
,
827
(
1985
).
18.
L.
Léger
and
J. F.
Joanny
,
Rep. Prog. Phys.
55
,
431
(
1992
).
19.
M.
Geoghegan
and
G.
Krausch
,
Prog. Polym. Sci.
28
,
261
(
2003
).
20.
O.
Pierre-Louis
,
A.
Chame
, and
Y.
Saito
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
195501
(
2009
).
21.
K. F.
McCarthy
,
J. C.
Hamilton
,
Y.
Sato
,
A.
Saà
,
R.
Stumpf
,
J.
de la Figuera
,
K.
Thürmer
,
F.
Jones
,
A. K.
Schmidt
,
A. A.
Talin
, and
N. C.
Bartelt
,
New J. Phys.
11
,
043001
(
2009
).
22.
S. J.
Henley
,
J. D.
Carrey
, and
S. R. P.
Silva
,
Phys. Rev. B
72
,
195408
(
2005
).
23.
S. J.
Henley
,
J. D.
Carrey
, and
S. R. P.
Silva
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
081904
(
2006
).
24.
L.
Longstreth-Spoor
,
J.
Trice
,
C.
Zhang
, and
R.
Kalyanaraman
,
J. Phys. D
39
,
5149
(
2006
).
25.
J.
Trice
,
D.
Thomas
,
C.
Favazza
,
R.
Sureshkumar
, and
R.
Kalyanaraman
,
Phys. Rev. B
75
,
235439
(
2007
).
26.
C. Y.
Chen
,
J. Y.
Wang
,
F. J.
Tsai
,
Y. C.
Lu
,
Y. W.
Kiang
, and
C. C.
Yang
,
Opt. Express
17
,
14186
(
2009
).
27.
F.
Ruffino
,
A.
Pugliara
,
E.
Carria
,
L.
Romano
,
C.
Bongiorno
,
C.
Spinella
, and
M. G.
Grimaldi
,
Nanotechnology
23
,
045601
(
2012
).
28.
F.
Ruffino
,
A.
Pugliara
,
E.
Carria
,
C.
Bongiorno
,
C.
Spinella
, and
M. G.
Grimaldi
,
Mater. Lett.
84
,
27
(
2012
).
29.
X.
Hu
,
D. G.
Cahill
, and
R. S.
Averback
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
3215
(
2000
).
30.
J.
Lian
,
L.
Wang
,
X.
Sun
,
Q.
Yu
, and
R. C.
Ewing
,
Nano Lett.
6
,
1047
(
2006
).
31.
Y. K.
Mishra
,
D. K.
Avasthi
,
P. K.
Kulriya
,
F.
Singh
,
D.
Kabiraj
,
A.
Tripathi
,
J. C.
Pivin
,
I. S.
Bayer
, and
A.
Biswas
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
073110
(
2007
).
32.
D. C.
Abeysinghe
,
W.
Chen
,
Q.
Zhan
, and
R. E.
Nelson
,
Nanotechnology
20
,
475301
(
2009
).
33.
Y.
Kojima
and
T.
Kato
,
Nanotechnology
19
,
255605
(
2008
).
34.
S. A.
Maier
,
Plasmonics: Fundamentals and Applications
(
Springer
,
New York
,
2007
).
35.
B.
Lukyanchuk
,
N. I.
Zheludev
,
S. A.
Maier
,
N. J.
Halas
,
P.
Nordlander
,
H.
Giessen
, and
C. T.
Chong
,
Nature Mater.
9
,
707
(
2010
).
36.
F.
Le
,
D. W.
Brandl
,
Y. A.
Urzhumov
,
H.
Wang
,
J.
Kundu
,
N. J.
Halas
,
J.
Aizpurua
, and
P.
Nordlander
,
ACS Nano
2
,
707
(
2008
).
37.
J. L.
Baker
,
A.
Widmer-Cooper
,
M. F.
Toney
,
P. L.
Geissler
, and
A. P.
Alivisatos
,
Nano Lett.
10
,
195
(
2010
).
38.
A.
Sanchez-Iglesias
,
P.
Aldeanueva-Potel
,
W.
Ni
,
J.
Perez-Juste
,
I.
Pastoriza-Santos
,
R. A.
Alvarez-Puebla
,
B. N.
Mbenkum
, and
L. M.
Liz-Marzan
,
Nano Today
5
,
21
(
2010
).
39.
J.
Joo
,
B. Y.
Chow
, and
J. M.
Jacobson
,
Nano Lett.
6
,
2021
(
2006
).
40.
Y.
Lu
and
A.
Lal
,
Nano Lett.
10
,
2197
(
2010
).
41.
K.
Salaita
,
Y.
Wang
,
J.
Fragala
,
R. A.
Vega
,
C.
Liu
, and
C. A.
Mirkin
,
Angew. Chem. Int., Ed.
45
,
7220
(
2006
).
42.
Y.
Choi
,
S.
Hong
, and
L. P.
Lee
,
Nano Lett.
9
,
3726
(
2009
).
43.
S. Y.
Choe
,
P. R.
Krauss
, and
P. J.
Renstrom
,
Science
272
,
85
(
1996
).
44.
N.
Pazos-Perez
,
W.
Ni
,
A.
Schweikart
,
R. A.
Alvarez-Puebla
,
A.
Fery
, and
L. M.
Liz-Marzan
,
Chem. Sci.
1
,
174
(
2010
).
45.
A.
Huczko
,
Appl. Phys. A
70
,
365
(
2000
).
46.
A. L.
Giermann
and
C. V.
Thompson
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
121903
(
2005
).
47.
Y.
Li
,
T.
Sadaki
,
Y.
Shimizu
, and
N.
Koshizaki
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
14755
(
2008
).
48.
G.
Zhang
and
D.
Wang
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
5616
(
2008
).
49.
Y. J.
Oh
,
C. A.
Ross
,
Y. S.
Jung
,
Y.
Wang
, and
C. V.
Thompson
,
Small
5
,
860
(
2009
).
50.
D.
Kim
,
A. L.
Giermann
, and
C. V.
Thompson
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
251903
(
2009
).
51.
H.
Duan
and
K. K.
Berggren
,
Nano Lett.
10
,
3710
(
2010
).
52.
Y.
Li
,
J.
Zhang
, and
B.
Yang
,
Nano Today
5
,
117
(
2010
).
53.
J.
Zhang
and
B.
Yang
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
3411
(
2010
).
54.
J.
Ye
and
C. V.
Thompson
,
Phys. Rev. B
82
,
193408
(
2010
).
55.
S.
Yang
,
F.
Xu
,
S.
Ostendorp
,
G.
Wilde
,
H.
Zhao
, and
Y.
Lei
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
2446
(
2011
).
56.
J.
Ye
and
C. V.
Thompson
,
Adv. Mater.
23
,
1567
(
2011
).
57.
S.
Yang
,
B.
Cao
,
L.
Kong
, and
Z.
Wang
,
J. Mater. Chem.
21
,
14031
(
2011
).
60.
G.
Reiter
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
186101
(
2001
).
61.
K. Y.
Suh
,
J.
Park
, and
H. H.
Lee
,
J. Chem. Phys.
116
,
7714
(
2002
).
62.
A.
Sehgal
,
V.
Ferreiro
,
J. F.
Douglas
,
E. J.
Amis
, and
A.
Karim
,
Langmuir
18
,
7041
(
2002
).
63.
P.
Müller-Buschbaum
,
J. Phys: Condens. Matter.
15
,
R1549
(
2003
).
64.
G.
Reiter
,
M.
Sferrazza
, and
P.
Damman
,
Eur. Phys. J. E
12
,
133
(
2003
).
65.
A.
Münch
and
B.
Wagner
,
Physica D
209
,
178
(
2005
).
66.
T.
Vilmin
and
E.
Raphaël
,
Eur. Phys. J. E
21
,
161
(
2006
).
67.
R.
Xing
,
C.
Luo
,
Z.
Wang
, and
Y.
Han
,
Polymer
48
,
3574
(
2007
).
68.
J.
Peng
,
R.
Xing
,
Y.
Wu
,
B.
Li
,
Y.
Han
,
F.
Knoll
, and
D. H.
Kim
,
Langmuir
23
,
2326
(
2007
).
69.
P.
Volodinand
A.
Kondyurin
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
41
,
065307
(
2008
).
70.
B.
Kim
,
D. Y.
Ryu
,
V.
Pryamitsyn
, and
V.
Ganesan
,
Macromolecules
42
,
7919
(
2009
).
71.
M.
Ramanathan
and
S. B.
Darling
,
Prog. Polym. Sci.
36
,
793
(
2011
).
72.
G. C.
Willson
, in
Introduction to Microlithography, ACS Symposium Series 219
, edited by
L. F.
Thompson
,
G. C.
Willson
, and
M. J.
Bowden
(
American Chemical Society
,
1983
), p.
87
.
73.
F.
Ruffino
,
V.
Torrisi
,
G.
Marletta
, and
M. G.
Grimaldi
,
Appl. Phys. A
107
,
669
(
2012
).
74.
F.
Ruffino
,
V.
Torrisi
,
G.
Marletta
, and
M. G.
Grimaldi
,
Appl. Phys. A
103
,
939
(
2011
).
75.
V.
Torrisi
,
F.
Ruffino
,
A.
Licciardello
,
M. G.
Grimaldi
, and
G.
Marletta
,
Nanoscale Res. Lett.
6
,
167
(
2011
).
76.
PVC Handbook
, edited by
C. E.
Wilkes
,
J. W.
Summers
, and
C. D.
Daniels
(
Hanser Gardner
,
Cincinatti
,
2005
).
77.
M. W.
Moon
,
S. H.
Lee
,
J. Y.
Sun
,
K. H.
Oh
,
A.
Vaziri
, and
J. W.
Hutchinson
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A
104
,
1130
(
2007
).
78.
M. E.
Fragalà
,
G.
Compagnini
,
L.
Torrisi
, and
O.
Puglisi
,
Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B
141
,
169
(
1998
).
79.
T.
Rajkumar
,
C. T.
Vijayakumar
,
P.
Sivasamy
,
B.
Sreedhar
, and
C. A.
Wilkie
,
J. Therm. Anal. Calorim.
100
,
651
(
2010
).
80.
S. S.
Shankar
,
L.
Rizzello
,
R.
Cingolani
,
R.
Rinaldi
, and
P. P.
Pompa
,
ACS Nano
3
,
893
(
2009
).
You do not currently have access to this content.