Foturan

Foturan (denominación del fabricante: FOTURAN) es un vidrio fotosensible de SCHOTT Corporation , desarrollado en 1984. Se trata de una vitrocerámica técnica que puede estructurarse sin fotorresina al exponerse a radiación de onda corta, como la luz ultravioleta , y posteriormente grabarse.

En febrero de 2016, Schott anunció la introducción de Foturan II en Photonics West . Foturan II se caracteriza por una mayor homogeneidad de la fotosensibilidad, lo que permite microestructuras más finas. ^{[ 1 ]}

Composición y propiedades

Foturan es un sistema de vidrio de aluminosilicato de litio dopado con pequeñas cantidades de óxidos de plata y óxidos de cerio . ^[²^]

Tratamiento

El foturan se puede estructurar mediante exposición a rayos UV , templado y grabado : la nucleación de cristales crece en el foturan cuando se expone a rayos UV y se somete a tratamiento térmico posteriormente. Las áreas cristalizadas reaccionan mucho más rápido al ácido fluorhídrico que el material vítreo circundante , lo que da como resultado microestructuras muy finas , tolerancias ajustadas y una alta relación de aspecto . ^{[ 3 ]}

Exposición

Si Foturan se expone a luz en el rango ultravioleta con una longitud de onda de 320 nm (eventualmente a través de fotomáscara , litografía de contacto o litografía de proximidad para exponer ciertos patrones), se inicia una reacción química en las áreas expuestas: el Ce ³⁺ que contiene se transforma en Ce ⁴⁺ y libera un electrón. ^{[ 4 ]}

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

Templado

Durante el templado de nucleación (~ 500 °C), el ion plata Ag ⁺ se transferirá a Ag ⁰ mediante la captura del electrón liberado por Ce ³⁺ .

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

Esto activa la aglomeración de plata atómica para formar cúmulos de plata a escala nanométrica.

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

Durante el posterior revenido de cristalización (~560-600 °C), se forman metasilicatos de litio ( vidrio-cerámico _Li₂SiO₃₎ sobre la nucleación de cúmulos de plata en las áreas expuestas. El vidrio no expuesto, que de otro modo sería amorfo , permanece inalterado. ^[⁴^]

Aguafuerte

Tras el templado, las zonas cristalizadas pueden grabarse con ácido fluorhídrico 20 veces más rápido que el vidrio amorfo no expuesto. De este modo, se pueden crear estructuras con una relación de aspecto de aproximadamente 10:1. ^{[ 4 ]}

Ceramización (opcional)

Tras el grabado , es posible la ceramización de todo el sustrato después de una segunda exposición ^a rayos UV y un tratamiento térmico. La fase cristalina en esta etapa es el disilicato de _litio_{Li₂Si₂O₅} . ^[₄^]

Características del producto

Tamaño de estructura pequeño: Es posible obtener estructuras de tamaño de aproximadamente 25 μm.
Relación de aspecto elevada: Las relaciones de grabado superiores a 20:1 hacen posible una relación de aspecto superior a 10:1 y un ángulo de pared de aproximadamente 1-2°.
Alta transmisión óptica en el espectro visible y no visible: más del 90 % de transmisión (espesor del sustrato 1 mm) entre 350 nm y 2700 nm.
Resistencia a altas temperaturas: Tg > 450 °C
Sin poros: Adecuado para aplicaciones de biotecnología / microfluídica.
Baja autofluorescencia
Resistencia hidrolítica (según DIN ISO 719): HGB 4
Resistencia a los ácidos (según DIN 12116): S 1
Resistencia a los álcalis (según DIN ISO 695): A 2

Foturan en la comunidad científica

Foturan es un material ampliamente conocido en la comunidad de la ciencia de los materiales . Al 30 de octubre de 2015, Google Académico mostraba más de 1000 resultados de Foturan en literatura académica en una variedad de formatos de publicación y disciplinas. ^{[ 5 ]}

Muchos de ellos tratan temas como:

Micromecanizado Foturan ^{[ 6 ]}
Escritura directa láser 3D en Foturan ^{[ 7 ]}
Uso de Foturan para guías de onda ópticas ^{[ 8 ]}
Uso de Foturan para rejillas de volumen ^{[ 9 ]}
Procesamiento de Foturan mediante láser de excímero / femtosegundo ^[¹⁰^]

Aplicaciones

Foturan se utiliza principalmente en aplicaciones de microestructura , donde se deben crear estructuras pequeñas y complejas a partir de un material base sólido y robusto. En general, existen cinco áreas principales para las que se utiliza Foturan:

Microfluídica / Biotecnología (como componentes de laboratorio en un chip u órgano en un chip , micromezcladores , microrreactores , cabezales de impresión , placas de titulación , electroforesis en chip )
Semiconductores (como espaciadores FED, elementos de encapsulado o interponedores para componentes de circuitos integrados, CMOS o módulos de memoria ).
Sensores (como sensores de flujo o, giroscopios o acelerómetros )
RF / MEMS (como sustratos o elementos de encapsulado para antenas, condensadores , filtros , duplexores , conmutadores u osciladores )
Telecomunicaciones (como chips de alineación óptica, guías de onda ópticas o interconexiones ópticas)

Mediante la unión por difusión térmica es posible unir múltiples capas de Foturan una encima de la otra para crear microestructuras tridimensionales complejas .

Referencias

↑ "Comunicado de prensa de Schott 16-02-2016" . 16-02-2016 . Consultado el 16-02-2016 .
↑ "Sitio web de Foturan Schott" . Consultado el 12 de febrero de 2016 .
↑ Höland, Wolfram (1999). Tecnología de la vitrocerámica (1.ª ed.). Wiley. pág. 236. ISBN 0470487879.
1 2 3 4 Livingston, FE; Adams, PM; Helvajian, Henry (2005). "Influencia del cerio en el procesamiento con láser UV pulsado de nanosegundos de materiales vitrocerámicos fotoestructurables". Applied Surface Science . 247 ( 1– 4): 527. Bibcode : 2005ApSS..247..526L . doi : 10.1016/j.apsusc.2005.01.158 .
↑ "Foturan en Google Académico" . Google Académico . Consultado el 30 de octubre de 2015 .
↑ Rajta, I. (septiembre de 2003). "Micromecanizado con haz de protones en materiales PMMA, Foturan y CR-39". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms . 210 : 260–265 . Bibcode : 2003NIMPB.210..260R . doi : 10.1016/s0168-583x(03)01025-5 .
↑ Wang, Zhongke (octubre de 2008). "Fabricación de un microchip integrado para detección óptica mediante escritura directa con láser de femtosegundos sobre vidrio Foturan". Applied Physics A. 93 ( 1): 225–229 . Bibcode : 2008ApPhA..93..225W . doi : 10.1007/s00339-008-4664-2 . S2CID 19174537 .
↑ An, R. (marzo de 2007). " Escritura de guías de onda ópticas dentro de vidrio Foturan con pulsos láser de femtosegundos". Applied Physics A. 86 ( 3): 343– 346. Bibcode : 2007ApPhA..86..343A . doi : 10.1007/s00339-006-3773-z . S2CID 98597105 .
↑ He, Fei (diciembre de 2009). "Fabricación rápida de rejillas de volumen óptico en vidrio Foturan mediante micromecanizado láser de femtosegundos". Applied Physics A. 97 ( 4): 853– 857. Bibcode : 2009ApPhA..97..853H . doi : 10.1007/s00339-009-5338-4 . S2CID 98824071 .
↑ Kim, Joohan (25 de enero de 2003). Pique, Alberto; Sugioka, Koji; Herman, Peter R; Fieret, Jim; Bachmann, Friedrich G; Dubowski, Jan J; Hoving, Willem; Washio, Kunihiko; Geohegan, David B; Traeger, Frank; Murakami, Kouichi (eds.). Fabricación de microestructuras en FOTURAN utilizando láseres de excímero y femtosegundo . Procesamiento de fotones en microelectrónica y fotónica II. Vol. 4977. SPIE. pág. 324. Bibcode : 2003SPIE.4977..324K . doi : 10.1117/12.479239 . S2CID 137683384 .

Enlaces externos

[1] "Comunicado de prensa de Schott 16-02-2016" . 16-02-2016 . Consultado el 16-02-2016 .

[2] "Sitio web de Foturan Schott" . Consultado el 12 de febrero de 2016 .

[3] Höland, Wolfram (1999). Tecnología de la vitrocerámica (1.ª ed.). Wiley. pág. 236. ISBN 0470487879.

[ASS-4] 1 2 3 4 Livingston, FE; Adams, PM; Helvajian, Henry (2005). "Influencia del cerio en el procesamiento con láser UV pulsado de nanosegundos de materiales vitrocerámicos fotoestructurables". Applied Surface Science . 247 ( 1– 4): 527. Bibcode : 2005ApSS..247..526L . doi : 10.1016/j.apsusc.2005.01.158 .

[5] "Foturan en Google Académico" . Google Académico . Consultado el 30 de octubre de 2015 .

[6] Rajta, I. (septiembre de 2003). "Micromecanizado con haz de protones en materiales PMMA, Foturan y CR-39". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms . 210 : 260–265 . Bibcode : 2003NIMPB.210..260R . doi : 10.1016/s0168-583x(03)01025-5 .

[7] Wang, Zhongke (octubre de 2008). "Fabricación de un microchip integrado para detección óptica mediante escritura directa con láser de femtosegundos sobre vidrio Foturan". Applied Physics A. 93 ( 1): 225–229 . Bibcode : 2008ApPhA..93..225W . doi : 10.1007/s00339-008-4664-2 . S2CID 19174537 .

[8] An, R. (marzo de 2007). " Escritura de guías de onda ópticas dentro de vidrio Foturan con pulsos láser de femtosegundos". Applied Physics A. 86 ( 3): 343– 346. Bibcode : 2007ApPhA..86..343A . doi : 10.1007/s00339-006-3773-z . S2CID 98597105 .

[9] He, Fei (diciembre de 2009). "Fabricación rápida de rejillas de volumen óptico en vidrio Foturan mediante micromecanizado láser de femtosegundos". Applied Physics A. 97 ( 4): 853– 857. Bibcode : 2009ApPhA..97..853H . doi : 10.1007/s00339-009-5338-4 . S2CID 98824071 .

[10] Kim, Joohan (25 de enero de 2003). Pique, Alberto; Sugioka, Koji; Herman, Peter R; Fieret, Jim; Bachmann, Friedrich G; Dubowski, Jan J; Hoving, Willem; Washio, Kunihiko; Geohegan, David B; Traeger, Frank; Murakami, Kouichi (eds.). Fabricación de microestructuras en FOTURAN utilizando láseres de excímero y femtosegundo . Procesamiento de fotones en microelectrónica y fotónica II. Vol. 4977. SPIE. pág. 324. Bibcode : 2003SPIE.4977..324K . doi : 10.1117/12.479239 . S2CID 137683384 .

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