Foturan - Foturan

Foturanový demonstrátor v různých krocích zpracování (UV expozice, popouštění, leptání, ceramizace)

Foturan (označení výrobce: FOTURAN) je a fotocitlivé sklo podle SCHOTT Corporation vyvinut v roce 1984. Je to technický sklokeramika které lze strukturovat bez fotorezist když je vystaven krátkovlnné záření jako ultrafialový světlo a následně leptal.

V únoru 2016 Schott oznámil zavedení Foturanu II na Photonics West. Foturan II se vyznačuje vyšší homogenitou fotocitlivosti, která umožňuje jemnější mikrostruktury.^[1]

Složení a vlastnosti

Foturan je a lithium hlinitokřemičitan skleněný systém dopovaný malým množstvím stříbrný oxidy a cer oxidy.^[2]

zpracovává se

Foturan lze strukturovat pomocí UV -expozice, popouštění a leptání: Křišťál nukleace růst ve Foturanu, když je vystaven UV a následně tepelně zpracovány. The krystalizoval oblasti reagují mnohem rychleji kyselina fluorovodíková než okolí sklovitý materiálu, což má za následek velmi jemné mikrostruktury, těsný tolerance a vysoká poměr stran.^[3]

Vystavení

Foturan - kroky zpracování (schematické zobrazení)

Pokud je Foturan vystaven světlo v ultrafialový -rozsah s vlnová délka 320 nm (případně přes fotomaska, kontaktní litografie nebo blízkost litografie vystavit určité vzorce), chemická reakce je zahájena v exponovaných oblastech: Obsahující Ce³⁺ transformuje do Ce⁴⁺ a uvolní elektron.^[4]

${ displaystyle mathrm {Ce ^ {3 +} + hv (312 mathrm {nm}) longrightarrow Ce ^ {4 +} + e ^ {-}}}$

Popouštění

Během nukleace popouštění (~ 500 ° C), Silver-ion Ag⁺ budou převedeny do Ag⁰ vychytáváním elektronu uvolněného z Ce³⁺.

${ displaystyle mathrm {Ag ^ {+} + e ^ {-} + Delta H longrightarrow Ag ^ {0}}}$

To aktivuje aglomeraci atomového stříbra za vzniku shluků stříbra v měřítku nanometrů

${ displaystyle mathrm {xAg ^ {0} + Delta H longrightarrow (Ag ^ {0}) x}}$

Během následného temperování krystalizace (~ 560-600 ° C) se lithium metasilikáty (Li₂SiO₃ sklokeramika ) se tvoří na nukleaci klastru stříbra v exponovaných oblastech. Jinak neexponované sklo amorfní, zůstává nezměněno.^[4]

Leptání

Po temperování lze vykrystalované oblasti leptat kyselina fluorovodíková 20krát rychlejší než neexponované, stále amorfní sklenka. Tak, struktury s poměr stran ca. Lze vytvořit 10: 1.^[4]

Ceramizace (volitelná)

Po leptání, a ceramizace celého substrátu po 2 UV -je možné vystavení a tepelné ošetření. Krystalickou fází v tomto stádiu je lithium dikřemičitan Li₂Si₂Ó₅.^[4]

Vlastnosti produktu

Foturan (keramizovaný)

• Malá velikost struktury: Jsou možné velikosti struktur ~ 25 μm
• Vysoký poměr stran: Leptání > 20: 1 značka poměr stran > 10: 1 a úhel stěny ~ 1–2 ° možný
• Vysoký optický přenos ve viditelném a neviditelném spektru: Více než 90% přenos (tloušťka substrátu 1 mm) mezi 350 nm a 2.700 nm
• Vysoká teplotní odolnost: Tg > 450 ° C
• Bez pórů: Vhodné pro biotech / mikrofluidika aplikace
• Nízký vlastní fluorescence
• Hydrolytická odolnost (podle DIN ISO 719): HGB 4
• Odolnost vůči kyselinám (podle DIN 12116): S 1
• Odolnost proti alkáliím (podle DIN ISO 695): A 2

Foturan ve vědecké komunitě

Foturan je široce známý materiál v USA věda o materiálech společenství. K 30. říjnu 2015 Google Scholar ukázal více než 1 000 výsledků Foturanu ve vědeckých literaturách v celé řadě publikačních formátů a oborů.^[5]

Mnoho z nich se zabývá tématy jako např

• Mikroobrábění Foturan^[6]
• Přímé 3D / laserové psaní ve Foturanu^[7]
• Používání Foturanu pro optické vlnovody^[8]
• Použití Foturanu pro objemové mřížky^[9]
• Zpracování Foturanu prostřednictvím excimer / femtosekundový laser^[10]

Aplikace

Foturan se používá hlavně pro mikrostruktura aplikace, kde musí být vytvořeny malé a složité struktury z pevného a robustního základního materiálu. Celkově existuje pět hlavních oblastí, pro které se Foturan používá:

• Mikrofluidika / Biotech (jako laboratoř na čipu nebo orgán na čipu komponenty, mikro mixér, mikro reaktor, tiskové hlavy, titrační destičky, čipová elektroforéza )
• Polovodič (takový distanční prvek FED, obalové prvky nebo vložka pro komponenty IC, CMOS nebo paměťové moduly )
• Senzory (jako tok - nebo teplotní senzory, gyroskopy nebo akcelerometry )
• RF / MEMS (jako jsou substráty nebo obalové prvky pro antény, kondenzátory, filtr, duplexery, spínače nebo oscilátory )
• Telecom (jako jsou optické zarovnávací čipy, optické vlnovody nebo optické propojení)

Termální difúzní vazba je možné spojit více vrstev Foturanu na sebe a vytvořit tak komplexní trojrozměrný mikrostruktury.

Reference

externí odkazy