в фотуре

Демонстратор фотурана на различных этапах обработки (УФ-облучение, закалка, травление, керамиизация)

Фотуран (обозначение производителя: FOTURAN) — светочувствительное стекло , разработанное корпорацией SCHOTT в 1984 году. Это техническая стеклокерамика , структура которой может быть структурирована без фоторезиста при воздействии коротковолнового излучения , например ультрафиолетового света , с последующим травлением.

В феврале 2016 года Шотт объявил о представлении Foturan II на выставке Photonics West . Фотуран II характеризуется более высокой однородностью фоточувствительности, что позволяет создавать более мелкие микроструктуры. ^{[ 1 ]}

Состав и свойства

Электрические свойства на разных частотах
Состав
Ингредиент	SiO ₂	ЛиО ₂	Al₂O_Al2O3	К ₂ О	Na_Na2OO	ZnO	B₂O_B2O3	Sb₂O_Sb2O3	Аг ₂ О	СеО ₂
Пропорции (%)	75-85	7-11	3-6	3-6	1-2	0-2	0-1	0.2-1	0.1-0.3	0.01-0.2
Механические свойства
Твердость по Кнупу в Н/мм ² (0.1/20)										480
Твердость по Виккерсу в Н/мм ² (0.2/25)										520
Плотность в г/см ³										2.37
Термические свойства
Коэффициент среднего линейного теплового расширения а _20-300 в 10. ⁻⁶·К ⁻¹										8.49
Теплопроводность при 90 °C, Вт/мК ^{[ нужны разъяснения ]}										1.28
Температура превращения T _g в °C										455
Частота (ГГц)								1.1	1.9	5
Относительная диэлектрическая проницаемость
Стеклообразное состояние (отжиг при 40 °C/ч)								6.4	6.4	6.4
Керамическое состояние (керамизация при 560 °C)								5.8	5.9	5.8
Керамическое состояние (керамизировано при 810 °C)								5.4	5.5	5.4
Коэффициент потерь tanα(·10 ⁻⁴)
Стеклообразное состояние (отжиг при 40 °C/ч)								84	90	109
Керамическое состояние (керамизация при 560 °C)								58	65	79
Керамическое состояние (керамизировано при 810 °C)								39	44	55
Химические свойства
Гидролитическая стойкость в соотв. согласно DIN ISO 719 в мкгNa ₂ O/г (класс)									578 (ИГБ 4)
Кислотостойкость в соотв. согласно DIN 12116 в мг/дм ² (сорт)									0,48 (С1)
Устойчивость к щелочам в соотв. согласно DIN ISO 695 в мг/дм ² (сорт)									100 (А2)
Оптические свойства
Индекс преломления
Длина волны (нм), λ=						300	486,1 (н _Ф )	546.1 (n _e)	567,6 (н _д )	656,3 (н _С )
Стеклообразное состояние (отжиг при 40 °C/ч)						1.549	1.518	1.515	1.512	1.510
Керамическое состояние (керамизация при 560 °C)						н/д	1.519	1.515	1.513	1.511
Керамическое состояние (керамизировано при 810 °C)						н/д	1.532	1.528	1.526	1.523
Спектральное пропускание
т(л)						т ₂₅₀	т ₂₇₀	т ₂₈₀	т ₂₉₅	т ₃₅₀
дюйм (%, 1 мм) ^{[ нужны разъяснения ]}						0.1	3	11	29	89

Фотуран представляет собой систему литий -алюмосиликатного стекла, легированную небольшими количествами оксидов серебра и оксидов церия . ^{[ 2 ]}

Обработка

Foturan может быть структурирован посредством воздействия УФ -излучения, отпуска и травления : зародышеобразование кристаллов в Foturan растет под воздействием УФ-излучения и последующей термообработки. Кристаллизованные , области гораздо быстрее реагируют на плавиковую кислоту чем окружающий стекловидный материал, что приводит к очень мелкой микроструктуре , жестким допускам и высокому соотношению сторон . ^{[ 3 ]}

Контакт

Если Фотуран подвергается воздействию света диапазона ультрафиолетового с длиной волны 320 нм (в конечном итоге с помощью фотомаски , контактной или бесконтактной литографии для выявления определенных рисунков), в подвергшихся воздействию областях запускается химическая реакция: Содержащий Ce ³⁺ превращается в Ce ⁴⁺ и освобождает электрон. ^{[ 4 ]}

\mathrm {Ce^{3+}+h\nu (312\ \mathrm {nm} )\longrightarrow Ce^{4+}+e^{-}}

Закалка

Во время нуклеационного отпуска (~ 500 °C) ионы серебра Ag ⁺ будет переведен в Ag ⁰ путем улавливания электрона, выпущенного из Ce ³⁺.

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

Это активирует агломерацию атомарного серебра с образованием кластеров серебра нанометрового размера.

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

При последующем кристаллизационном отпуске (~560-600 °С) _{Li 2} SiO ₃ метасиликаты лития ( стеклокерамика при зарождении кластеров серебра на открытых участках образуются ). Неэкспонированное стекло, в остальном аморфное , остается неизменным. ^{[ 4 ]}

Офорт

После закалки кристаллизованные участки можно протравить плавиковой кислотой в 20 раз быстрее, чем неэкспонированное, все еще аморфное стекло. Таким образом, конструкции с соотношением сторон ок. 10:1 можно создать. ^{[ 4 ]}

Керамизация (опционально)

После травления и . термической обработки возможна керамиизация всей подложки после 2-го УФ-облучения Кристаллической фазой на этой стадии является дисиликат лития Li ₂ Si ₂ O ₅ . ^{[ 4 ]}

Характеристики продукта

Малый размер структуры: возможны размеры структуры ~ 25 мкм.
Высокое соотношение сторон: соотношение сторон травления > 20:1 делает возможным соотношение сторон > 10:1 и угол стенки ~ 1-2°.
Высокое оптическое пропускание в видимом и невидимом спектре: более 90% пропускание (толщина подложки 1 мм) в диапазоне от 350 до 2700 нм.
Устойчивость к высоким температурам: Tg > 450°C.
Без пор: подходит для в биотехнологиях и микрофлюидике. применения
Низкая собственная флуоресценция
Гидролитическая стойкость (согласно DIN ISO 719): HGB 4.
Кислотостойкость (согласно DIN 12116): S 1
Устойчивость к щелочам (согласно DIN ISO 695): A 2

Фотуран в научном сообществе

Фотуран — широко известный материал в материаловедении . По состоянию на 30 октября 2015 г. Google Scholar показала более 1000 результатов Foturan в научной литературе по различным издательским форматам и дисциплинам. ^{[ 5 ]}

Многие из них посвящены таким темам, как

Микрообработка Фотуран ^{[ 6 ]}
3D/лазерное прямое письмо в Foturan ^{[ 7 ]}
Использование Foturan для оптических волноводов ^{[ 8 ]}
Использование Фотурана для объемных решеток ^{[ 9 ]}
Обработка Фотурана эксимерным / фемтосекундным лазером ^{[ 10 ]}

Приложения

Foturan в основном используется для микроструктурирования , когда необходимо создавать небольшие и сложные структуры из твердого и прочного основного материала. Всего существует пять основных областей применения Foturan:

Микрофлюидика / биотехнологии (например, «лаборатория-на-чипе» или «орган-на-чипе» компоненты , микромиксер , микрореактор , печатающие головки , титровальные пластины , чип-электрофорез )
Полупроводник (например, прокладка FED, элементы упаковки или промежуточный элемент для компонентов IC, CMOS или модулей памяти )
Датчики (например, датчики расхода или температуры , гироскопы или акселерометры )
RF / MEMS (например, подложки или упаковочные элементы для антенн, конденсаторов , фильтров , дуплексеров , переключателей или генераторов )
Телекоммуникации (например, чипы оптической юстировки, оптические волноводы или оптические межсоединения)

С помощью термодиффузионной сварки можно склеить несколько слоев Foturan друг на друга для создания сложных трехмерных микроструктур .

Ссылки

^ «Пресс-релиз Шотта от 16 февраля 2016 г.» . 16 февраля 2016 г. Проверено 16 февраля 2016 г.
^ «Сайт Фотурана Шотта» . Проверено 12 февраля 2016 г.
^ Хёланд, Вольфрам (1999). Технология стеклокерамики (1-е изд.). Уайли. п. 236. ИСБН 0470487879 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ливингстон, FE; Адамс, премьер-министр; Хельваджян, Генри (2005). «Влияние церия на импульсную УФ-наносекундную лазерную обработку фотоструктурируемых стеклокерамических материалов». Прикладная наука о поверхности . 247 (1–4): 527. Бибкод : 2005ApSS..247..526L . дои : 10.1016/j.apsusc.2005.01.158 .
^ «Фотуран в Google Scholar» . Google Академик . Проверено 30 октября 2015 г.
^ Раджта, И. (сентябрь 2003 г.). «Протонно-лучевая микрообработка материалов ПММА, Фотурана и CR-39». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 210 : 260–265. Бибкод : 2003НИМПБ.210..260Р . дои : 10.1016/s0168-583x(03)01025-5 .
^ Ван, Чжункэ (октябрь 2008 г.). «Изготовление интегральной микросхемы для оптического считывания фемтосекундной лазерной прямой записью фотурановского стекла». Прикладная физика А. 93 (1): 225–229. Бибкод : 2008ApPhA..93..225W . дои : 10.1007/s00339-008-4664-2 . S2CID 19174537 .
^ Ан, Р. (март 2007 г.). « Запись оптического волновода внутри стекла Фотурана фемтосекундными лазерными импульсами». Прикладная физика А. 86 (3): 343–346. Бибкод : 2007ApPhA..86..343A . дои : 10.1007/s00339-006-3773-z . S2CID 98597105 .
^ Он, Фей (декабрь 2009 г.). «Быстрое изготовление оптических объемных решеток из фотурановского стекла методом фемтосекундной лазерной микрообработки». Прикладная физика А. 97 (4): 853–857. Бибкод : 2009ApPhA..97..853H . дои : 10.1007/s00339-009-5338-4 . S2CID 98824071 .
^ Ким, Джухан (25 января 2003 г.). Пике, Альберто; Сугиока, Кодзи; Герман, Питер Р; Фирет, Джим; Бахманн, Фридрих Г; Дубовский, Ян Дж; Ховинг, Виллем; Васио, Кунихико; Геохеган, Дэвид Б; Трэгер, Фрэнк; Мураками, Коичи (ред.). Изготовление микроструктур в ФОТУРАНе с использованием эксимерных и фемтосекундных лазеров . Обработка фотонов в микроэлектронике и фотонике II. Том. 4977. ШПИОН. п. 324. Бибкод : 2003SPIE.4977..324K . дои : 10.1117/12.479239 . S2CID 137683384 .

Внешние ссылки

[1] «Пресс-релиз Шотта от 16 февраля 2016 г.» . 16 февраля 2016 г. Проверено 16 февраля 2016 г.

[2] «Сайт Фотурана Шотта» . Проверено 12 февраля 2016 г.

[3] Хёланд, Вольфрам (1999). Технология стеклокерамики (1-е изд.). Уайли. п. 236. ИСБН 0470487879 .

[ASS-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ливингстон, FE; Адамс, премьер-министр; Хельваджян, Генри (2005). «Влияние церия на импульсную УФ-наносекундную лазерную обработку фотоструктурируемых стеклокерамических материалов». Прикладная наука о поверхности . 247 (1–4): 527. Бибкод : 2005ApSS..247..526L . дои : 10.1016/j.apsusc.2005.01.158 .

[5] «Фотуран в Google Scholar» . Google Академик . Проверено 30 октября 2015 г.

[6] Раджта, И. (сентябрь 2003 г.). «Протонно-лучевая микрообработка материалов ПММА, Фотурана и CR-39». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 210 : 260–265. Бибкод : 2003НИМПБ.210..260Р . дои : 10.1016/s0168-583x(03)01025-5 .

[7] Ван, Чжункэ (октябрь 2008 г.). «Изготовление интегральной микросхемы для оптического считывания фемтосекундной лазерной прямой записью фотурановского стекла». Прикладная физика А. 93 (1): 225–229. Бибкод : 2008ApPhA..93..225W . дои : 10.1007/s00339-008-4664-2 . S2CID 19174537 .

[8] Ан, Р. (март 2007 г.). « Запись оптического волновода внутри стекла Фотурана фемтосекундными лазерными импульсами». Прикладная физика А. 86 (3): 343–346. Бибкод : 2007ApPhA..86..343A . дои : 10.1007/s00339-006-3773-z . S2CID 98597105 .

[9] Он, Фей (декабрь 2009 г.). «Быстрое изготовление оптических объемных решеток из фотурановского стекла методом фемтосекундной лазерной микрообработки». Прикладная физика А. 97 (4): 853–857. Бибкод : 2009ApPhA..97..853H . дои : 10.1007/s00339-009-5338-4 . S2CID 98824071 .

[10] Ким, Джухан (25 января 2003 г.). Пике, Альберто; Сугиока, Кодзи; Герман, Питер Р; Фирет, Джим; Бахманн, Фридрих Г; Дубовский, Ян Дж; Ховинг, Виллем; Васио, Кунихико; Геохеган, Дэвид Б; Трэгер, Фрэнк; Мураками, Коичи (ред.). Изготовление микроструктур в ФОТУРАНе с использованием эксимерных и фемтосекундных лазеров . Обработка фотонов в микроэлектронике и фотонике II. Том. 4977. ШПИОН. п. 324. Бибкод : 2003SPIE.4977..324K . дои : 10.1117/12.479239 . S2CID 137683384 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

v т и о стекле Темы науки
Basics	Glass Glass transition Supercooling
Formulation	AgInSbTe Bioglass Borophosphosilicate glass Borosilicate glass Ceramic glaze Chalcogenide glass Cobalt glass Cranberry glass Crown glass Flint glass Fluorosilicate glass Fused quartz GeSbTe Gold ruby glass Lead glass Milk glass Phosphosilicate glass Photochromic lens glass Silicate glass Soda–lime glass Sodium hexametaphosphate Soluble glass Tellurite glass Thoriated glass Ultra low expansion glass Uranium glass Vitreous enamel Wood's glass ZBLAN
Glass-ceramics	Bioactive glass CorningWare Glass-ceramic-to-metal seals Macor Zerodur
Preparation	Annealing Chemical vapor deposition Glass batch calculation Glass forming Glass melting Glass modeling Ion implantation Liquidus temperature sol–gel technique Viscosity Vitrification
Optics	Achromat Dispersion Gradient-index optics Hydrogen darkening Optical amplifier Optical fiber Optical lens design Photochromic lens Photosensitive glass Refraction Transparent materials
Surface modification	Anti-reflective coating Chemically strengthened glass Corrosion Dealkalization DNA microarray Hydrogen darkening Insulated glazing Porous glass Self-cleaning glass sol–gel technique Tempered glass
Diverse topics	Conservation and restoration of glass objects Glass-coated wire Safety glass Glass databases Glass electrode Glass fiber reinforced concrete Glass ionomer cement Glass microspheres Glass-reinforced plastic Glass cloth Glass-to-metal seal Porous glass Pre-preg Prince Rupert's drops Radioactive waste vitrification Windshield Glass fiber

v т и Производители и бренды стекла
Current companies	Anchor Hocking Arc Holdings Ardagh Group Asahi Aurora Glass Foundry Baccarat Barovier & Toso Berengo Studio Blenko Glass Bodum Bormioli Rocco Borosil Caithness Glass Corning Crystalex Dartington Crystal Daum Duralex Fanavid Fenton Art Glass Company Firozabad glass industry Franz Mayer Fuyao Glava Glaverbel Guardian Industries Hadeland Hardman & Co. Holmegaard Glassworks Holophane Hoya Kingdom of Crystal Kokomo Opalescent Glass Works Kosta Boda Libbey Liuli Gongfang Iittala Luoyang Johns Manville Mannok Mats Jonasson Målerås Moser Glass Mosser Glass Nippon Sheet Glass Nižbor glassworks O-I Glass Ohara Orrefors Osram Owens Corning Pauly & C. - Compagnia Venezia Murano Phu Phong Pilkington PPG Industries Preciosa Riedel Rona Royal Brierley Saint-Gobain Saint-Louis Seguso Schott Sterlite Optical Technologies Steuben Swarovski Val Saint Lambert Vallérysthal Waterford Watts & Co. World Kitchen Xinyi Glass Zwiesel
Defunct companies	List of defunct glassmaking companies
Glassmakers	John Adams Richard M. Atwater Frederick Carder Irving Wightman Colburn Henry Crimmel Friedrich A. H. Heisey Deming Jarves Edward D. Libbey Dante Marioni Antonio Neri Michael Joseph Owens Alastair Pilkington Flavio Poli Salviati Otto Schott Henry William Stiegel S. Donald Stookey Lino Tagliapietra W. E. S. Turner Tomasz Urbanowicz Paolo Venini John M. Whitall Caspar Wistar
Trademarks and brands	Activ Bohemian Bomex/Duran/Endural Burmese Chevron bead Corelle CorningWare Cranberry Cristallo Dragontrail Favrile Fire-King Forest Gorilla Macor Millefiori Murano Opaline Peking Pyrex Rona Ravenhead Satsuma Kiriko Tiffany Visions Vitrite Vitrolite Vycor Waterford Wood's Zerodur