Сотрудники лаборатории фотоники и органической электроники Центра биофотоники Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН разработали метод создания новых прозрачных УФ-отверждаемых материалов на основе эпокси-акрилатных композиций с добавками наночастиц SiO₂. Эти добавки позволяют регулировать физические свойства материалов, не изменяя их структуру и способ синтеза.

Разработанные материалы применены в качестве прозрачного (в диапазоне 400—800 нм) фоторезиста с субмикронным разрешением (~1 мкм) и пониженной температурой дубления. Подобные системы играют ключевую роль в создании высокоэффективных фотоконверсионных плёнок на основе квантовых точек и люминофоров, используемых в OLED-дисплеях нового поколения.

Разработан подход к синтезу гибридных материалов на основе эпокси-акрилатных (ЕА) составов и наночастиц диоксида кремния (SiO₂). В качестве основы синтеза ЕА выбран нетоксичный и наиболее экономичный компонент отечественных промышленных эпоксидных смол, производимых тоннажным химическим синтезом.

Полученные материалы обладают высокой прозрачностью в видимом диапазоне (выше 98 %), узкой полосой УФ-отверждения (350–390 нм). Модификация ЕА наночастицами диоксида кремния (размером 10–30 нм и с оптическим поглощением меньше 4% в видимом диапазоне) в качестве функциональной добавки позволила регулировать динамическую вязкость в диапазоне от нескольких мПа۰с до 10 Па۰с и показатель преломления от 1,43 до 1,55. Такой подход позволяет получать тонкоплёночные покрытия (на рисунке сверху) с заранее заданными свойствами (толщиной, оптическим пропусканием) и упрощает внедрение в существующие отечественные производства микроэлектроники, в которых используются преимущественно зарубежные материалы.

Эпокси-акрилатные составы были исследованы в качестве прозрачного фоторезиста. Установлено, что EA обладают разрешением ~1 мкм (на рисунке внизу) и низкой температурой дубления фоторезиста при 100 °С, а также термостойкостью до 200 °С. Данные характеристики принципиально важны в производственных процессах современных OLED микродисплеев и устройств фотовольтаики на основе перовскитных соединений.

«Разработанные эпокси-акрилатные составы решают проблему отсутствия отечественных прозрачных покрытий для оптоэлектронных устройств. Гибридные материалы с добавлением SiO₂ обладают потенциалом для применения в качестве герметизирующих слоёв для влагочувствительных компонентов, а технология их синтеза легко масштабируется для промышленного внедрения и соответствует экологическим стандартам», — отметил руководитель исследования, заведующий Лабораторией фотоники и органической электроники Центра биофотоники ИОФ РАН доктор физико-математических наук Денис Чаусов.

Внедрение этих материалов в производство российской микроэлектроники ускорит переход к самостоятельному производству критически важных компонентов и усилит конкурентоспособность на рынке.

Работа опубликована в журнале Progress in Organic Coatings.

Источник: ИОФ РАН.