ساخت لایه سیلیکون نانومتخلخل در پژوهشگاه مواد و انرژی

پژوهشگران پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به ساخت لایه سیلیکون نانومتخلخل شدند.
سیلیکون نانومتخلخل، پس از نانولوله‌های کربنی، پرکاربرد‌ترین نانوساختار است.
به‌ویژه این مواد به سبب سطح بسیار زیاد در حجم بسیار کم در صنایع الکترونیک و به
لحاظ داشتن خاصیت لومینسانس در ساخت حسگرهای نوری کاربرد بسیاری دارند. در ضمن از
این لایه برای ایجاد پوشش‌های anti-reflex در پیل‌های خورشیدی نیز استفاده می‌شود.

آقای مهندس جلیل خواجه‌پور، فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مواد- سرامیک
پژوهشگاه مواد و انرژی در قالب پروژه کارشناسی ارشد خود، با راهنمایی آقای دکتر
کاووس فلامکی عضو هیئت علمی پژوهشگاه مواد و انرژی، موفق به ساخت لایه‌ای از
سیلیکون نانومتخلخل با ضخامت کمتر از ۱۰ میکرون شده است. این لایه می‌تواند
به‌عنوان پایه به سطوح مختلف بچسبید و دارای سطحی بسیار بزرگ در حجمی بسیار کوچک
(حدود ۶۰۰ مترمربع در سانتیمتر مکعب) است.

ایشان در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو، اظهار داشتند: “در
دنیا از سیلیکون متخلخل استفاده‌های فراوانی می‌شود که سهم بسیاری از آن به صنایع
الکترونیک اختصاص دارد. برای مثال، از این لایه در فناوری ساخت تراشه‌های
الکترونیکی تحت عناوین SOI و FIPOS استفاده می‌شود. به‌علاوه می‌توان به کاربری این
ماده در ساخت نمایشگرهای تابش میدانی، آینه‌های دی‌الکتریک (مانند آیینه براگ)،
ساختارهای فابری- پرو، Photo detector، ساخت مدارهای اپتوالکترونی و … اشاره
نمود. در ایران به سبب ضعف بنیادی در صنایع ساخت قطعات الکترونیکی، این استفاده
محدودتر است و شاید مهیاترین شاخه عملیاتی برای این لایه‌ها در کشور حسگرها باشند”.

مهندس خواجه‌پور در ادامه گفتگو و در تشریح نحوه انجام پروژه و نتایج حاصل اظهار
داشتند: “با استفاده از لایه سیلیکون نانومتخلخل ساخته شده در این پروژه، می‌توان
با صرف هزینه‌هایی بسیار پایین حسگرهایی با دقت بسیار بالا و در غلظت‌های بسیار
اندک (در حدود ppb) برای اندازه‌گیری عوامل خونی، عوامل شیمیایی گیاهی، آلودگی‌های
زیست‌محیطی به دست آورد.

مرسوم‌ترین روش ساخت لایه سیلیکون نانو متخلخل، استفاده از روش اچ الکتروشیمیایی
سیلیکون در حضور اسید هیدروفلوریک است. برای این منظور ابتدا باید سیلیکون از ویفر
اصلی به‌اندازه دلخواه بریده گشته و در ادامه با استفاده از روشهای متعددی سطح
سیلیکون آماده‌سازی شود. سپس برای پاک‌سازی سطح سیلیکون از آلودگی‌های احتمالی،
نمونه ultrasound شده و در کوره و در حضور اتمسفر خاص تابکاری می‌گردد. پس از
آماده‌سازی لایه بلافاصله در سلولی که برای همین منظور طراحی و ساخته شده است، در
حضور اسید هیدروفلوریک و مواد سورفکتانت تحت اچ الکتروشیمیایی قرار می‌گیرد. این
لایه به علت سطح بسیار زیاد، در برابر هوازدگی بسیار حساس است و بسیاری از خواص آن
تغییر می‌کند، ازاینرو لایه را باید در محیط خنثی نگهداری کرد”.

جزئیات این پژوهش در مجله Nanotechnology (جلد ۱۹، صفحه۲۹۵۷۰۱، سال ۲۰۰۸) چاپ شده
است.