Нанотехнологии и наноматериалы

НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ

В институте проводятся исследования в области нанотехнологий и создания наноматериалов, мехатроники и создания микросистемной техники.


В рамках выполнения Программы развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 г. и федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 гг.» ФГУП «ЦНИИХМ» является головной организацией по выполнению программы «Нанотехнологии для систем безопасности».


Исследования и разработки проводятся в следующих целях:

  • миниатюризация и снижение энергопотребления датчиков, датчиковых платформ и приборов различного назначения;
  • снижение стоимости сенсорных устройств;
  • расширение номенклатуры датчиков и сенсорных систем, поиск новых рынков сбыта этой продукции и областей ее применения;
  • создание и поддержание деятельности научных школ.

Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный научно-исследовательский институт химии и механики» получен патент
на изобретение ультрафиолетового датчика угловых координат Солнца.

Изобретение относится к области космической навигации и предназначено для обеспечения космических аппаратов информацией об их ориентации относительно Солнца, а именно к высокоточному солнечному датчику.

Сущность заявленного изобретения состоит в следующем. Ультрафиолетовый датчик угловых координат солнца включает корпус, в котором непосредственно на печатной плате, содержащей электронную схему для обработки данных от фотоприемного устройства, размещен используемый
в качестве фотоприемного устройства четырехсегментный карбид-кремниевый фотодиод, функционирующий в диапазоне длин волн 200–370 нм с пиком чувствительности в области светового спектра 280 нм. При этом над фотодиодом размещена диафрагма, представляющая собой ультрафиолетовый светофильтр со светопропусканием в диапазоне 270–290 нм, с пиком светопропускания в области 280 нм, с нанесенным на него светопоглощающим покрытием, в котором выполнено квадратное окно заданного размера.

Обеспечиваемый заявленным устройством технический результат заключается в обеспечении регистрации угловых координат Солнца с более высокой точностью (не хуже 0,1°) благодаря исключению влияния паразитных засветок на выходной сигнал.


Способ формирования магниторезистивной структуры
с шунтирующими полосками

Специалистами ФГУП «ЦНИИХМ» разработан способ изготовления тонкопленочных магниторезистивных структур с шунтирующими полосками, использующихся для изготовления магниторезистивных датчиков, применяемых в устройствах навигации и ориентации, контроля и измерения линейных и угловых перемещений.

Способ заключается в том, что в диэлектрическом слое формируют сквозные окна, соответствующие форме и размерам шунтирующих
полосок, наносят проводящий посевной слой, а затем электрохимическим осаждением осаждают проводниковый материал – медь из электролита
на основе водного раствора глицинатного комплекса меди с концентрацией
от 0,05М до 0,1М, буферизированного раствором лимонной кислоты
до интервала pH от 2,85 до 3,15 при плотности тока j от 2,0 мА/см² до 3,0 мА/см² и перенапряжении на катоде ΔU от 0,22 В до 0,30 В.

Применение способа повышает соотношение проводимостей магниторезистивного материала и шунтирующих полосок, при сохранении геометрической формы и размера полосок в ходе технологического процесса
их формирования, улучшает технологичность изготовления магниторезисторов, а также повышает чувствительность магниторезистивного датчика и снижает уровень его шумов.


Научно-исследовательским коллективом ФГУП «ЦНИИХМ» проведена работа в области исследования роли гидростатических эффектов в слое расплава Sn в формировании вакуумно-плотного SLID-соединения Cu-Sn.

В рамках данной работы проведено исследование взаимосвязи гидростатического поведения расплава Sn в процессе бондинга с обеспечением вакуумной плотности SLID-соединения Cu-Sn в технологическом процессе герметизации МЭМС на уровне пластины. Исследован эффект образования локальных утолщений в слое расплава Sn под действием сил поверхностного натяжения. Показана взаимосвязь этих утолщений с изменением режима диффузии Sn в матрицу Cu. Экспериментально подтверждено, что наиболее стабильный режим диффузии Sn в Cu и образование вакуумно-плотного
SLID-соединения в процессе бондинга обеспечивает слой Sn с толщиной меньше критического радиуса Лапласа.



Приоритетные направления научных исследований и разработок:

  • охранные системы для критически важных инфраструктурных объектов;
  • эффективные датчики пожарной безопасности;
  • датчиковые системы типа «умный дом»;
  • «умные» сенсоры для охраны промышленных зданий и сооружений;
  • сенсорные системы для дистанционного зондирования Земли и мониторинга космического пространства, созданные на основе новейших достижений в области опто-, микроэлектроники и микросистемной техники;
  • прецизионные магнитометрические системы для проведения археологических и геологоразведочных работ (магниторазведка);
  • морские магнитометры для поиска затонувших объектов;
  • бесконтактные тепловизионные системы для эпидемиологического контроля и измерения температуры людей;
  • системы мониторинга состояния инженерных систем бытовых и промышленных зданий и сооружений.

Институт выпускает следующие наименования высокотехнологичной продукции:

  • прецизионные высокочувствительные МЭМС-акселерометры;
  • сверхмалогабаритные однокристальные МЭМС-акселерометры для инерциальных блоков и датчиков угловых скоростей;
  • сверхвиброударопрочные МЭМС-акселерометры;
  • малогабаритные МЭМС-гироскопы с широким динамическим диапазоном действия;
  • высокочувствительные МЭМС-гироскопы;
  • малогабаритные однокристальные гироскопы;
  • сверхвиброударопрочные МЭМС-гироскопы;
  • микромеханические переключатели ВЧ- и СВЧ-диапазонов;
  • микромеханические реле (замыкатели);
  • малогабаритные датчики ИК-излучения;
  • микроболометрические матрицы;
  • магнитометры, изготовленные по МЭМС-технологии;
  • МЭМС-датчики давления;
  • датчики температуры;
  • интегрированные многофункциональные малогабаритные датчиковые платформы, сенсорные устройства и приборы на основе МЭМС-компонентов.

Услуги, оказываемые специалистами института:

технологическое обеспечение:

  • работы по дизайну и проектированию МЭМС, микро- и наноструктурированных материалов;
  • обработка пластин диаметром от 1 до 7”;
  • изготовление МЭМС по технологии кремний-на-изоляторе, кремний-над-полостью, полимерных жертвенных слоев, объемной микрообработки кремния;
  • поверхностный монтаж.

методы исследования:

  • микроскопия оптическая, электронная, зондовая;
  • ИК-спектроскопия;
  • измерение контактных углов смачивания;
  • определение адгезионной прочности соединений пластин;
  • эллипсометрия.