В УрФУ улучшили метод изготовления электропроводящих серебряных пленок
Оптимизацию LIFT-печати серебряных электропроводящих пленок для соединительных элементов в микроэлектронике выполнили специалисты Уральского федерального университета (УрФУ), 27 февраля сообщает пресс-служба вуза.
Новый метод позволил сделать LIFT-печать (лазерно-индуцированный прямой перенос материала) более точной и менее затратной. При этом электропроводимость пленок серебра, полученных усовершенствованным методом, сопоставима с электропроводимостью пленок, полученных традиционными методами.
Разработчики считают, что их метод и результаты его исследования будут востребованы производителями микроэлектроники, такой как сенсоры, датчики и микропроцессоры.
Подробно новую технологию LIFT-печати и результаты ее исследования ученые представили в статье «Одноступенчатая бесконтактная аддитивная печать серебряных соединителей для гибких печатных схем», опубликованной в журнале Photonics.
Ведущий научный сотрудник лаборатории передовых лазерных микро- и нанотехнологий в фотонике и биомедицине Института естественных наук и математики УрФУ Сергей Кудряшов рассказал о проекте:
«В рамках нашей работы была проведена оптимизация LIFT-печати — одного из самых распространенных методов получения электропроводящих элементов. Благодаря этому производство электропроводящих пленок стало доступнее, а производительность печати повысилась. Полученные в лабораторных условиях результаты показали, что серебряные пленки, созданные таким способом, имеют хороший коэффициент электропроводности — 83 килосименса».
Серебряные электропроводящие пленки представляют собой тонкие слои серебра, обладающие по сравнению с аналогами высокой стабильностью и устойчивостью к коррозии и окислению, что особенно важно для производства микропроцессоров, датчиков и сенсоров.
Традиционным для последнего времени стало производство таких пленок методом LIFT-печати. Этот процесс состоит из трех этапов. На первом готовится донорская пленка-подложка, на которую наносится нужный материал — металл или полупроводник. На втором лазерным импульсом материал с поверхности подложки-донора переносится на нужную поверхность — подложку-акцептор.
На третьем этапе выполняется процесс спекания, который фиксирует перенесенный материал на подложке-акцепторе, создавая в данном случае электропроводящую серебряную пленку.
Как пояснила старший научный сотрудник отдела оптоэлектроники и полупроводниковой техники НИИ физики и прикладной математики УрФУ Виктория Пряхина, достоинством LIFT-печати является то, что она обеспечивает для печатной электроники низкое электрическое сопротивление проводников в чипах. Недостатком — сложность и затратность этого трехэтапного процесса.
«Мы обнаружили, — сообщила Пряхина, — что второй и третий этапы можно объединить в один. Это позволило сделать технологию более экономичной, при этом сохраняется высокий коэффициент электропроводимости полученных пленок».
Исследуя результаты работы усовершенствованной LIFT-печати, ученые проанализировали поверхности и структуры серебряных пленок с помощью сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Полученные данные позволили им установить структуру и химический состав материалов и их электронные состояния.
«Исследования показали, что полученные серебряные нанослои имеют чисто элементный, нанокристаллический и металлический характер — это значит, что такие материалы могут использоваться в создании микроэлектроники. Надеемся, что в будущем, метод LIFT-печати позволит наладить более точное и эффективное производство серебряных электропроводящих пленок в большом масштабе», — дополнила свой рассказ Виктория Пряхина.
Актуальность проведенных исследований подчеркивает тот факт, что, по данным Impactful insight, в 2022 году объем мирового рынка электропроводящих пленок составил 5,9 млрд долларов (545 млрд руб.), а к 2028 году ожидается его рост до 9,2 млрд долларов (850 млрд руб.).
В исследованиях новой технологии, кроме специалистов УрФУ, участие приняли ученые Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), Института кристаллографии РАН, МГУ, а также Институтом физики Вьетнамской академии наук и технологий.
