Способ получения тонкопленочных мембранных фильтров водорода

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МЕМБРАННЫХ ФИЛЬТРОВ ВОДОРОДА(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Григоришин Иван Леонтьевич Войтик Ольга Леонидовна Делендик Кирилл Иванович (ВУ)Способ получения тонкопленочных мембранных фильтров водорода нанесением пленки металла, проницаемого для водорода, на пористый металлический носитель, отличающийся тем, что предварительно на пластине алюминия выращивают анодный оксид алюминия, поверх него формируют защитную двухслойную металло-фоторезистивную маску, получают алюмооксидную формообразующую матрицу путем селективного вытравливания анодного оксида алюминия в окнах защитной двухслойной металло-фоторезистивной маски с последующим ее удалением, создают микроячеистый сеточный носитель гальванопластическим осаждением металла в алюмооксидную формообразующую матрицу, удаляют алюминий, после чего на одну из сторон полученной структуры наносят тонкую пленку металла, проницаемого для водорода, и селективно удаляют анодный оксид алюминия.Изобретение относится к водородной энергетике, микромеханике и может использоваться для процесса получения сверхчистого водорода, при формировании окон для мягкого рентгеновского излучения и др.Известен способ получения мембран 1, включающий одно- или многостадийный процесс локального утонения пластины палладия или его сплавов электрохимическим травлением. Точность воспроизведения параметров мембран весьма низкая.Способ не Позволяет получать Мембраны толщиной менее 1 мкм, что снижает их производительность при получении сверхчистого водорода.Известен способ изготовления мембран 2, основанный на механическом утонении фольги палладия на непористом двух- либо многокомпонентном носителе совместной с носителем прокаткой и последующим спеканием палладия на носителе. Пористая структура носителя достигается селективным химическим или электрохимическим растворением одного либо нескольких составляющих компонентов носителя.Способ не позволяет получать мембраны толщиной менее 1 мкм и с регулярной пористой структурой носителя. Технологичность способа низкая.Наиболее близким по технической сущности является способ получения мембран 3,включающий операции формирования в фольге-носителе химическим травлением пор,внедрения в поры буферного материала из ацетата целлюлозы, нанесения палладия или его сплавов на носитель, удаления буферного материала и гомогенизации состава мембраны термическим отжигом.Эффективная площадь мембраны (оптическая прозрачность носителя) не превосходит 10 , а толщина слоя палладия 1 мкм и более. Как следствие этого, производительность таких мембран низкая.Технической задачей изобретения является увеличение производительности тонкопленочного мембранного фильтра водорода.Рещение технической задачи достигается тем, что в способе получения тонкопленочных мембранных фильтров водорода нанесению на пористый металлический носитель пленки металла, проницаемого для водорода, предществует толстослойное электрохимическое окисление алюминия, формирование на анодном оксиде алюминия защитной двухслойной металло-фоторезистивной маски и селективное вытравливание анодного оксида алюминия в окнах металло-фоторезистивной маски для получения алюмооксидной формообразующей матрицы, создание микроячеистого сеточного носителя гальванопластическим осаждением металла в формообразующую матрицу, удаление алюминия и, после нанесения тонкой пленки металла, проницаемого для водорода, на одну из сторон структуры оксидный компонент формообразующей матрицы - микроячеистый сеточный носитель, селективное удаление оксидного компонента.Совокупность указанных признаков обеспечивает увеличение эффективной площади мембранного фильтра водорода до 50 и более, а также получение пленки металла, проницаемого для водорода, толщиной О,2-О,8 мкм, что приводит к повыщению производительности мембранного фильтра водорода.Кроме того, описываемый способ получения тонкопленочных мембранных фильтров водорода основан на групповых процессах, используемых в технологии микроэлектроники,что в значительной степени повыщает воспроизводимость параметров конечного изделия.Полученный тонкопленочный мембранный фильтр водорода показан на фигуре.Способ реализуют следующей последовательностью операций. Пластину алюминия подвергают процессу толстослойного электрохимического окисления. На поверхности анодного оксида алюминия формируют защитную двухслойную металло-фоторезистивную маску путем нанесения тонкопленочного защитного покрытия, например слоя молибдена формирования фоторезистивной маски, представляющей собой позитивное изображение алюмооксидной формообразующей матрицы локального удаления защитного тонкопленочного покрытия через окна фоторезистивной маски. Алюмооксидную формообразующую матрицу получают селективным вытравливанием анодного оксида алюминия до алюминия во вскрытых окнах металло-фоторезистивной маски и последующим удалением защитной двухслойной металло-фоторезистивной маски. Микроячеистый сеточный носитель создают гальванопластическим осаждением металла, например никеля, в алюмооксидную формообразующую матрицу. Структуру оксидный компонент формообразующей матрицы - микроячеистый сеточный носитель получают селективным травлением алюминия. Затем на одну из сторон структуры оксидный компонент формообразующей матрицы 2микроячеистый сеточный носитель наносят тонкую пленку металла, проницаемого для водорода, например палладия или его сплава. После чего селективно удаляют оксидный компонент формообразующей матрицы.Слой палладия может быть нанесен различными физическими способами, например ионно-плазменным распылением, термическим испарением в вакууме. Также возможно нанесение палладия химическим либо электрохимическим способами из электролитов палладирования с предварительной обработкой структуры оксидный компонент формообразующей матрицы - микроячеистый сеточный носитель в стандартном растворе активации на основе хлорида олова и сенсибилизации на основе хлорида палладия.Способ получения тонкопленочных мембранных фильтров водорода может быть реализован следующим образом. Пластину алюминия (марки А 99) размером 4555 мм и толщиной порядка 100 мкм с классом чистоты поверхности не ниже 12 класса подвергают толстослойному электрохимическому окислению в 3 -ном растворе щавелевой кислоты при напряжении анодирования 60-100 В и температуре электролита 8-15 С. На пластине образуется анодный оксид алюминия, толщина которого определяется временем анодирования.Защитную двухслойную металло-фоторезистивную маску формируют следующим образом. На анодный оксид алюминия вакуумным напылением наносят тонкопленочное защитное покрытие - молибден толщиной 0,3-0,5 мкм. Фотолитографией формируют фоторезистивную маску, представляющую собой сетку квадратных ячеек со стороной 10-25 мкм и с Шагом 15-35 мкм, при этом значение эффективной площади мембранного фильтра превыщает 50 . Во вскрытых окнах фоторезистивной маски удаляют молибден в 25 -ном растворе перекиси водорода при температуре 35-40 С.В окнах металло-фоторезистивной маски селективно вытравливают анодный оксид алюминия в водном растворе хромового ангидрида и фосфорной кислоты при температуре 70-80 С с последующей трехкратной отмывкой в дистиллированной воде и су 1 Цкой. Защитную двухслойную металло-фоторезистивную маску удаляют в растворе гидроксида аммония в перекиси водорода, и полученную таким образом алюмооксидную формообразующую матрицу отмывают в дистиллированной воде и высушивают на воздухе.Для предотвращения осаждения металла носителя на алюминий его покрывают изолирующим слоем, например химически стойким лаком. Микроячеистый сеточный носитель создают осаждением никеля из раствора никелирования (например, ГОСТ 9047-75) при плотности тока 0,5-2 А/дм 2 в алюмооксидную формообразующую матрицу. Удаляют изолирующий слой химически стойкого лака. Структуру оксидный компонент формообразующей матрицы - микроячеистый сеточный носитель получают травлением алюминия в соляной кислоте с последующей трехкратной отмывкой в дистиллированной воде и сущкой. На одну из сторон структуры оксидный компонент формообразующей матрицы микроячеистый сеточный носитель термическим испарением в вакууме наносят пленку палладия толщиной 0,2-0,8 мкм. Оксидный компонент формообразующей матрицы удаляют в водном растворе хромового ангидрида и фосфорной кислоты. Полученный тонкопленочнь 1 й мембранный фильтр водорода отмывают в дистиллированной воде и высушивают на воздухе.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.