Группа исследователей МФТИ в рамках программы научного приборостроения разработала принтер сухой аэрозольной печати — технологический прибор для создания микроразмерных структур металлами и сплавами в электронике и фотонике. Оборудование не имеет аналогов на мировом рынке.
Принтер сухой аэрозольной печати имеет широкий спектр применений: создание элементов микроэлектроники, формирование плазмонных наноструктур в оптоэлектронике для повышения эффективности фотоприемников, дисплеев и источников света, и также формирование SERS-структур для спектрального анализа следовых количеств материалов, например, в криминалистических исследованиях, фармацевтике, а в реставрационных исследованиях произведений искусства.
Рис. 1 Камера печати принтера плазмонных наноструктур
Прибор объединяет в одном устройстве четыре технологических процесса: синтез наночастиц, их модификацию, печать аэрозольным пучком и лазерное спекание массива наночастиц на подложке. Принтер позволяет формировать микроструктуры с шириной линий от 30 до 400 микрометров наночастицами с размерами от 50 до 300 нанометров. Одновременное лазерное спекание наночастиц позволяет изготавливать монолитные проводящие микроструктуры, представляющие интерес, например, для СВЧ-электроники, а в случае формирования плазмонных структур - улучшать адгезию наночастиц к поверхности подложки.
«Наш принтер позволяет оперативно изменять размер наночастиц в реальном времени, что дает возможность настраивать резонансные свойства структур для конкретных задач, например, в оптоэлектронике или аналитической химии», — отмечает научный сотрудник центра испытания функциональных материалов МФТИ Владислав Борисов
Рис.2 Научный сотрудник центра испытания функциональных материалов МФТИ Владислав Борисов
В отличие от чернильных принтеров, в которых процессу печати предшествует приготовление чернил на основе активных наночастиц, дисперсантов и растворителей, а после печати требуется сушка и термообработка напечатанных структур, данная российская разработка основана на манипулировании сухими наночастицами, формируемыми в газовой атмосфере. Это исключает загрязнения материалов формируемых микроструктур и значительно повышает эффективность процесса их изготовления. Возможность оперативной оптимизации параметров печати с пульта управления делает устройство универсальным инструментом для различных областей применений.
«Мы объединили в одном устройстве процессы, которые при использовании чернильных принтеров выполняются раздельно с использованием ряда технологических установок. Это существенно упрощает производство и снижает затраты», — продолжает Владислав Борисов.
На разработку принтера сухой аэрозольной печати от научной идеи до опытного образца у команды из МФТИ ушло около 9 лет. Сейчас проект находится на завершающей стадии реализации. В ближайшие полгода планируется завершить тестирование опытного образца и подготовить конструкторскую документацию для серийного производства.
