Способ получения нанопористого материала на основе структур SiO/Si

(51) 82 1/00 (2006.01) 82 3/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ и нанопроволок при разработке приборов наноэлектроники, при изготовлении активных элементов биосенсоров, а также при разработке трековых мембран нового поколения с повышенной термической и химической стойкостью. Еще одна возможная область применения для транспортировки пучков ионов при разработке систем новой оптики,основанной на взаимодействии скользящих пучков заряженных частиц или квантов с внутренней поверхностью стенки (стенок) капилляра. В предложенном способе получения нанопористого материала используют структуры 2/ с оксидным слоем 600 нм, которые облучают ионами ксенона и криптона с энергиями 133 МэВ и 59 МэВ, флюэнсом 109 см-2. Технический результат в этом случае имеет свои преимущества, в частности, процесс создания наноразмерных пор в структурах О 2/ становится управляемым. Самое оптимальное значение флюэнса, энергии выбранных ионов, позволяет создавать треки в местах падения каждого иона при облучении. Контроль времени травления, позволяет получать необходимый размер диаметра полученных наноканалов в зависимости от задачи исследования.(72) Альжанова Алия Ермековна Акилбеков Абдираш Тасанович Даулетбекова Алма Кабдиновна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СТРУКТУР /(57) Изобретение относится к созданию новых нанопористых материалов на основе структур О 2/, облученных тяжелыми ионами на ускорителе 60 с последующим вытравливанием ионных треков. Разработка новых нанопористых материалов на основе структур О 2/ связана с их применением в качестве шаблона для создания массивов металлических и полупроводниковых нанокластеров Изобретение относится к созданию новых нанопористых материалов на основе структур О 2/, облученных тяжелыми ионами на ускорителе 60 с последующим вытравливанием ионных треков. Разработка новых нанопористых материалов на основе структур О 2/ связана с их применением в качестве шаблона для создания массивов металлических и полупроводниковых нанокластеров и нанопроволок при разработке приборов наноэлектроники, при изготовлении активных элементов биосенсоров, а также при разработке трековых мембран нового поколения с повышенной термической и химической стойкостью. Еще одна возможная область применения для транспортировки пучков ионов при разработке систем новой оптики,основанной на взаимодействии скользящих пучков заряженных частиц или квантов с внутренней поверхностью стенки (стенок) капилляра. Ранее сообщалось о формировании наноразмерных пор в диоксиде кремния (О 2),облученном быстрыми ионами и обработанном в растворах или парах фтористоводородной кислоты 1..,М.,.// .., ,, //, 2009. . 49. . 111 В данных работах были использованы структуры О 2/ с оксидным слоем 1 мк. Данные структуры облучались ионами висмута, железа и золота с энергиями до 300 МэВ и флюэнсом выше 1010 см-2. В предложенном на получение патента способе получения нанопористого материала используют структуры О 2/ с оксидным слоем 600 нм,которые облучают ионами ксенона и криптона с энергиями 133 МэВ и 59 МэВ, флюэнсом 109 см-2. Технический результат в этом случае имеет свои преимущества, в частности, процесс создания наноразмерных пор в структурах О 2/ становится управляемым. Самое оптимальное значение флюэнса, энергии выбранных ионов, позволяет создавать треки в местах падения каждого иона при облучении. Контроль времени травления, позволяет получать необходимый размер диаметра полученных наноканалов в зависимости от задачи исследования. Этот подход используется для изготовления трековых мембран на основе полимерных пленок, используемых в качестве фильтров тонкой очистки в органическом синтезе, биотехнологиях и медицине. В основе предлагаемого нанопористого материала лежат структуры О 2/, изготовленные термическим оксидированием кремниевой подложки КДБ 12 диаметром 100 мм с кристаллографической ориентацией(100) в атмосфере влажного кислорода при 900 С. По данным эллипсометрии толщина оксидного слоя составляла 1 мкм и 600 нм. О 2/ облучались на ускорителя 60. Образцы облучались нормально к поверхности ионами Хе (133 МэВ,флюенс 1109 см-2 и 200 МэВ, флюенсы 2108 см-2,2109 см-2, 21010 см-2, 21011 см-2),(энергия 59 МэВ с флюэнсами 2108 см-2, 2109 см-2, 21010 см-2,21011 см-2). Химическое травление образцов 2/ проводилось в 4-ном водном растворе фтористоводородной кислотыпри комнатной температуре в интервале времени от 2.5 до 15 минут для образцов облученных ионами Хе с энергией 133 МэВ и 6 минут для остальных образцов. Были сделаны сколы протравленных образцов, для получения снимка поперечного сечения. Исследование поверхности и скола (поперечное сечение) облученных образцов О 2/, на СЭМ- В структурах О 2/, облученных тяжелыми ионами до флюенсов 109 см-2 после травления в растворах фтористоводородной кислоты формируются нанопоры конической формы(Фиг.1-6). Фиг.1. Поверхность образца О 2/, облученного ионами Хе (133 МэВ, 1109 см-2) после обработки в 4 в течение 2,5 минут. Фиг.2. Поверхность образца О 2/, облученного ионами Х (133 МэВ, 1109 см-2) после обработки в 4 в течение 7,5 минут. Фиг.3. Поверхность образца О 2/, облученного ионами (59 эВ, 2109 см-2) после обработки в 4 в течении 6 минут. Фиг.4. Поверхность образца О 2/, облученного ионами Хе (200 МэВ, 2108 см-2) после обработки в 4 в течение 6 минут. Фиг.5. Поперечное сечение образца 2 облученного Хе (133 МэВ, 1109 см-2) после обработки 4 в течение 10 минут. Фиг.6 Поперечное сечение образца О 2 облученного Хе (200 МэВ, 2109 см-2) после обработки в 4 в течение 6 минут. В таблице приведен средний диаметр пор. Таблица 1 Зависимость диаметра пор от значения флюэнса для структуры О 2/, облученной ионами Хе (133 МэВ, 200 МэВ) и(59 МэВ) Ион Хе Средний размер диаметра (нм) 127 146 124 Отметим, что эксперименты по травлению структур 2/, указанных в таблице 1, были проведены при разных температурах. Хе (200 МэВ) и(59 МэВ) при 20 С, а Хе (133 МэВ) при 27 С. Для получения нанопористого материала проводится работа в несколько этапов. В первую очередь структуры 2/ облучаются быстрыми тяжелыми ионами 133 Хе, 86 на ускорителе 60 с энергиями 133 МэВ и 59 МэВ соответственно,который находится в Междисциплинарном научноисследовательском комплексе в г. Астане. Для проведения процедуры травления структур 2/ после их облучения используют ряд приборов и оборудование, в частности, пластиковый пинцет,тефлоновый стакан, резиновые перчатки, резец,мерная колба с пробкой, колба для изопропилового спирта,секундомер,специальные плотные салфетки, ультразвуковая ванна. Пластиковый пинцет и тефлоновый стакан выбираются потому,что работа ведется с фтористоводородной кислотой. Данные структуры травят в 4 водном растворе фтористоводородной кислотыпри комнатной температуре. Перед травлением и после него структуры подвергают двух уровневой очистке,сначала в ультразвуковой ванне в течение 20 минут,а затем в парах изопропилового спирта С 3 Н 7 ОН химической чистоты 100 в течение 2 минут. Время травления и очистки замеряют секундомером. В предложенном способе получения нанопористого материала используют структуры 2/ с оксидным слоем 600 нм, которые облучают ионами ксенона и криптона с энергиями 133 МэВ и 59 МэВ, флюэнсом 109 см-2. Технический результат в этом случае имеет свои преимущества, в частности, процесс создания наноразмерных пор в структурах 2/ становится управляемым. Самое оптимальное значение флюэнса, энергии выбранных ионов, позволяет создавать треки в местах падения каждого иона при облучении. Контроль времени травления, позволяет получать необходимый размер диаметра полученных наноканалов в зависимости от задачи исследования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения нанопористого материала на основе структуры 2/, отличающийся тем, что напористый материал изготавливают термическим оксидированием кремниевой подложки КДБ 12,диаметром 100 мм с кристаллографической ориентацией (100) в атмосфере влажного кислорода,при 900 С с дальнейшим облучением высокоэнергетическими ионами 130 Хе и 86 до 109 см-2 и получением напористого материала, с нанопорами конической формы и средним диаметром 127-129 нм.