Hовые направления применения полиимидных пленок Ленгмюра-Блоджетт: создание матриц полимерных мембран и модификация свойств мембран микромеханических виброакустических преобразователей

¹⁾ Санкт-Петербургский Государственный электротехнический унвеситет, 197376, С-Петербург, ул. проф. Попова, 5

²⁾ Институт высокомолекулярных соединений РАН, 199004, С-Петербург, ВО Большой пр., 31

Метод Ленгмюра-Блоджетт используется для формирования на поверхности твердых тел ультратонких органических пленок толщиной от 0.5 до 100 нм, обладающих различными свойствами. Для практического применения наибольший интерес представляют пленки Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ) из полиимидов (ПИ) [1] – полимеров, обладающих максимальной термостабильностью (до 560°С) и высокой механической прочностью.

В настоящей работе предложены два новых направления использования ПЛБ ПИ: в качестве ультратонкой мембраны, закрывающей ячейки сеток или отверстия микронного размера в подложке и для формирования бислойной мембраны микромеханического виброакустического преобразователя с целью снижения ее внутреннего напряжения.

Впервые  было показано, что с помощью метода Ленгмюра-Блоджетт можно формировать ПИ пленки на металлической сетке с размером ячеек 40х40 мкм. Толщина пленок составила 70-130 нм. Сначала на Ni-сеточку для электронной микроскопии наносили 200 монослоев алкиламмонийной соли полиамидокислоты (ПАК) преполимера, затем в результате термической имидизации получали пленку ПИ. Для контроля за толщиной образующейся пленки, монослои соли ПАК наносились на Si-подложки. Методом эллипсометрии измеряли толщину пленок на кремнии до и после нагревания. Показано, что после нагревания до температур 300, 350 и 400ºС расчетная толщина одного монослоя в ПЛБ составляет 0.70, 0.65, 0.57 нм соответственно, что свидетельствует об образовании полиимидной пленки. Наблюдения в оптическом микроскопе образцов ПЛБ, нанесенных на сеточки показало, что пленка соли ПАК закрывает 95% ячеек сетки, после нагревания до температуры 300ºС закрытыми остаются 90% ячеек, а при нагревании до температур 350 и 400ºС пленка разрушается.

Кроме того, были сформированы бислойные мембраны, состоящие из слоя нитрида кремния толщиной 0.13 мкм и ПЛБ ПИ разной толщины. Измерения статического прогиба мембраны проводились на автоматизированной установке, разработанной в Центре микротехнологии и диагностики [2]. Рассчитаны значения ее внутреннего напряжения и определен предел прочности бислойной мембраны. В отсутствии ПИ пленки внутреннее напряжении мембраны из нитрида кремния составляло 0.9 ГПа, а при нанесении ПЛБ ПИ толщиной 50 и 100 нм уменьшалось до 0.7 и 0.5 ГПа соответственно. При этом предел прочности составлял 1.1-1.3 ГПа. Основным преимуществом применения ПЛБ ПИ в технологии изготовления мембран является возможность прецизионно корректировать внутреннее напряжение мембраны, а также использовать их в качестве защитных и пассивирующих покрытий [3, 4].

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (код проекта №02-03-32683)

1.С.И.Голоудина, В.П.Склизкова, В.М.Пасюта и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2003. №10. С.93-99.

2.Белых С.В., Корляков А.В., Лучинин В.В. и др. // Тезисы докладов на III Международной конференции “Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии”. 14 – 19 сентября 2003 г. Кисловодск. С. 214–215.

3.RU 2193255, H01L 21/18, 2002. Лучинин В.В., Голоудина С.И., Пасюта В.М. и др.

4.Голоудина С.И., Пасюта В.М., Лучинин В.В. и др. // Петербургский журнал электроники. 2001. №4. С. 79-86.

Голоудина С.И., Лучинин В.В., Пасюта В.М., Белых С.В., Корляков А.В., Гофман И.В., Склизкова В.П., Кудрявцев В.В. Новые направления применения полиимидных пленок Ленгмюра-Блоджетт: создание матриц полимерных мембран и модификация свойств мембран микромеханических виброакустических преобразователей // IX международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники», Дивноморское, Россия, 12-17 сентября 2004 г. Труды конференции. Ч.1. С.181-182.

назад | главная страница