Кремниевые и кварцевые микроканальные пластины

КРЕМНИЕВЫЕ И КВАРЦЕВЫЕ МИКРОКАНАЛЬНЫЕ ПЛАСТИНЫ
Характеристика
Микроканальная пластина (МКП) – элемент оптических и электромеханических устройств
различного функционального назначения, представляет собой регулярную систему микроканалов
квадратного сечения с вертикальными стенками, длина которых достигает сотен микрометров, а
поперечные размеры лежат в диапазоне единиц и десятков микрометров. МКП изготавливается из
монокристаллического полупроводникового кремния с применением технологических процессов
микроэлектроники и электрохимии. Исходная базовая структура состоит из кремния (кремниевая
МКП – Si-МКП); последующая – включает в себя поверхностный диэлектрический слой двуокиси
кремния, SiO2/Si-МКП; и, наконец, кварцевая МКП, SiO2-МКП, полностью состоит из SiO2.
Область применения определяется функционализацией поверхности этих МКП.
Базовая Si-МКП имеет следующие характеристики:
Микроканалы
- поперечный размер
- длина
- толщина стенки
- угол наклона
Удельная поверхность
Коэффициент прозрачности
Внешний размер
квадратное сечение с осью <100> и стенками {011}
3÷9 мкм
5÷400 мкм
0,5÷4 мкм
0÷10°
∼ 1 м2 / г или ∼ 0,4 м2 / см3
0,6÷0,9
≤ 65 мм
Технико-экономические преимущества
МКП на основе кремния имеет преимущества перед стандартными стеклянными МКП
практически для всех применений. В технологии изготовления Si-МКП используются операции,
хорошо отработанные в полупроводниковой промышленности, в частности, маскирующая
фотолитография. В результате получаемая геометрия Si-МКП имеет равномерный и четкий
рисунок на структурах большого формата, параметры которых могут варьироваться в широких
пределах. Появляется возможность интеграции с другими функциональными элементами.
Si-МКП предоставляет возможность более широкого выбора функциональных слоев,
требующих высоких температур нанесения (стеклянные МКП, изготавливаемые из свинцовосиликатных стекол, не выдерживают нагревания выше 350 °С).
Области применения
Si-МКП нашли свое применение в опто- и фотоэлектронике в качестве усилителей
изображения в электронно-оптических преобразователях, элементов рентгеновской оптики
(коллимирующие и фокусирующие устройства, матрицы для регистрации рентгеновского
изображения), коротковолновых оптических фильтров, детекторов космических излучений.
Si-МКП представляет собой двумерный фотонный кристалл, на основе которого могут
быть созданы модуляторы света, волноводы с малыми потерями, микрорезонаторы высокой
добротности.
Si-МКП могут быть использованы как элементы фильтров газов и жидкостей,
биосенсорных устройств, реакторов для проведения каталитических реакций, приборов
медицинской диагностики.
На основе Si-МКП получены конденсаторы большой удельной емкости, солнечные
элементы.
Уровень и место практической реализации
Разработана лабораторная технология создания кремниевых и кварцевых МКП.
a)
б)
в)
1
9 мкм
г)
5°
340 мкм
450 мкм
1
2
2
3
3
е)
д)
Кремниевые МКП:
а) внешний вид пластин диаметром 25 мм;
б) вид на просвет; в) дифракция лазерного излучения на Si-МКП;
г), д) и е) изображения несквозных микроканалов сверху и сбоку при разных увеличениях.
Патентная защита
Охраняется ноу-хау.
2
Коммерческие предложения
Предполагается в рамках договора о дальнейших исследованиях провести разработку
функциональных устройств с последующей совместной коммерциализацией.
Ориентировочная стоимость
Стоимость зависит от функционального назначения изделия.
Контактная информация
Институт физики полупроводников СО РАН, просп. ак. Лаврентьева, 13, г. Новосибирск,
630090
Ученый секретарь к.ф.-м.н. Лучинин Сергей Данилович
Тел.: (383) 333-24-88, факс: (383) 333-27-81
E-mail: luch@isp.nsc.ru
http://www.isp.nsc.ru
3