Формирование и свойства регулярных поверхностных и пористых полиимидных микроструктур для элементов микросистемной техники

• Автор: Гринькин, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1.1. Назначение и методы формирования регулярных поверхностных и пористых микро и наноструктур.
1.2. Влияние природы материала и геометрических характеристик поверхностных и пористых микро и наноструктур на их свойства.
1.2.1. Смачивание жидкостями профилированных твердых поверхностей форма капель воды и их динамика на гидрофильных и гидрофобных поверхностях
1.2.2. Сухая адгезия регулярных поверхностных микро и наноструктур к твердым поверхностям.

1.2.3. Физикомеханические свойства пористых микро и наноструктур

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Объекты исследований.

2.1.1. Непрофилированные гладкие полиимидные покрытия и пленки.

2.1.2. Объекты исследования кинетики и анизотропии реактивного ионного травления полиимидных слоев

2.1.3. Регулярные полиимидные микроструктуры

2.1.4. Объекты исследования сухой адгезии.

2.2. Методы исследований
2.2.1. Исследование кинетики и анизотропии травления полиимидных слоев
2.2.2. Определение шероховатости гладких поверхностей и геометрических параметров элементов микрорельефа
2.2.3. Определение состава и свойств поверхностей.
2.2.4. Исследование поведения капли воды на поверхности анизометрии формы капли, анизотропии и гистерезиса смачивания.
2.2.5. Определение локальной и интегральной сухой адгезии полиимида к твердым поверхностям различной природы.
2.2.6. Определение деформационнопрочностных свойств пористых полиимидных мембран
Глава 3. Регулирование кинетики и анизотропии реактивного ионного травления полиимида в высокоплотной индуктивносвязанной плазме и оптимизация режимов формирования регулярных полиимидных микроструктур и чувствительных
элементов микроаксслсрометров.
Глава 4. Поверхностные свойства регулярных полиимидных микроструктур
4.1. Поведение капель воды на поверхностях регулярных полиимидных микроструктур с различной энергией и геометрией микрорельефа
4.2. Сухая адгезия регулярных полиимидных микроструктур к твердым поверхностям различной природы
4.2.1. Локальная сухая адгезия полиимида к твердым поверхностям различной природы.
4.2.2. Интегральная сухая адгезия регулярных полиимидных микроструктур и полиимидных пленок к твердым поверхностям.
Глава 5. Деформационнопрочностные свойства регулярных пористых полиимидных микроструктур
Выводы по работе.
Литература


Показано, что эффективные значения предельного разрывного напряжения, условного предела текучести и модуля упругости регулярных микропористых мембран уменьшаются с возрастанием поперечного размера микропор при постоянном расстоянии между ними и растут с увеличением расстояния между микропорами при неизменных значениях их поперечного размера. Разработана модель нагружаемой элементарной ячейки микропористой мембраны и проведены расчегы вышеуказанных физикомеханических характеристик по полуэмпирическим форму
лам, выведенным с ее использованием. Показана четкая корреляция между расчетными и экспериментально полученными данными. Практическая значимость. Получены образцы ре1улярных поверхностных и пористых микроструктур на основе микротолщи иных полиимидных слоев на кремниевой подложке и свободных пленок мембран с заданными и воспроизводимыми геометрическими параметрами и поверхностной энергией. Разработан ряд операций в технологии формирования компонентов туннельного и мембранного микроакселерометров. Разработаны и опробованы имеющие важное практическое значение установки и методики для оценки анизометрии формы капли, анизотропии и гистерезиса угла смачивания жидкостями микрорельефных поверхностей, локальной и интегральной сухой адгезии полимеров и их тонких пленок к твердым поверхностям различной природы, а также деформационнопрочностных свойств тонких полимерных пленок и мембран. Практическая значимость результатов работы подтверждена заключениями об их использовании ФГУП НИФХИ им. Л. Я. Карпова, ФГУП ЦНИИХМ и МАТИ. Глава 1. Подавляющее большинство описанных в литературе разработок и исследований микро или наноструктур с регулярным поверхностным рельефом регулярных поверхностных микро и наноструктур, регулярно профилированных структур, т. Структуры с регулярно расположенными сквозными отверстиями порами заданной формы и размеров в микро и наномасштабе регулярные пористые микро и наноструктуры предназначаются главным образом для создания высокопроизводительных управляемых мембран для селективного разделения, жидких и газовых смесей и их очистки от примесей фильтрации 6, 7, а также для уменьшения эффекта демпфирования при . Регулярные поверхностные и пористые микро и наноструктуры могут быть получены практически из любых материалов е использованием соответствующих
технологий их микрообработки. Чаще всего такие структуры формируют с использованием пластин монокристалличсского кремния по технологиям объемной и поверхностной микрообработки, разработанным или разрабатываемым применительно к производству микро и наноэлектронных устройств, а также II и МЭМС . Объемная микрообработка представляет собой выборочное удаление травление кремния для формирования микро и наноразмерных элементов внутри пластины подложки выступов, впадин, отверстий, бороздок и др. В отличие от этого, поверхностная микрообработка заключается в формировании микро и наноразмерных элементов на поверхности пластины подложки кремния путем нанесения тонких жертвенных или защитных и структурных рабочих, функциональных слоев и последующего удаления первых с использованием различных методов литографии и травления. Схематически основные э тапы этих технологий приведены на рис. Поверхностная модификация кремния или создание на его поверхности слоя заданного состава достигается допированием, формированием оксидного или нитридного слоев обработкой атомами, ионами или химическими реагентами и нанесением полимерных или неорганических покрытий из растворов, или 1азофазным осаждением. Формирование маски с регулярным рисунком обеспечивается методами фото, электронной, рентгеновской, наносферной, интерференционной или блоксополимерной литографии. Непосредственное формирование в поверхностном слое или покрытии при поверхностной микрообработке и в кремниевой подложке при объемной микрообоработке регулярного микрорельефа осуществляется методами сухого и жидкостного травления. При необходимости осуществляется удаление маски и производится дополнительная обработка поверхности для регулирования ее состава и свойств. При получении регулярных пористых микроструктур плсиок или мембран после всех обработок производится отслаивание покрытия от подложки.