Rozwój urządzeń nanoelektroniki próżniowej jest ograniczony brakiem możliwości wytworzenia wysokiej i ultra wysokiej próżni w objętości mniejszej niż 1 cm3. W pracy przedstawiono konstrukcję i technologię mikropompy jonowo-sorpcyjnej, która może być zintegrowana z każdym urządzeniem wytworzonym technikami mikroinżynieryjnymi. Wykonano struktury testowe mikropompy i zmierzono ich właściwości.
EN
The development of vacuum nanoelectronics devices is limited due to an unsolved problem of high and ultrahigh vacuum generation inside cavity smaller than 1 cm3. In the work construction and technology of the ion-sorption vacuum micropump, which can be integrated with each microdevice that is fabricated using microingineering techniques, is described. The test structures of the micropump have been produced and preliminary characterized.
W artykule przedstawiono problem wytwarzania wysokiej próżni w mikrourządzeniach o objętości roboczej mniejszej niż 1 cm³ oraz propozycję jego rozwiązania. Brak odpowiednich technik hamuje rozwój mikrosystemów próżniowych typu MEMS/MOEMS (Mikro-Elektro-Mechaniczne Systemy/ Mikro-Opto-Elektro-Mechaniczne Systemy) oraz uniemożliwia wytwarzanie złożonych urządzeń Mikro- i Nanoelektroniki Próżniowej. Wydaje się, że optymalnym rozwiązaniem byłoby wytworzenie mikropompy próżniowej, która mogłaby być w pełni zintegrowana z mikrourządzeniem próżniowym. Przedstawiono opisane w literaturze miniaturowe pompy próżniowe, które zostały wykonane z zastosowaniem technologii mikroelektronicznych i mikroinżynieryjnych. Żadne z opublikowanych rozwiązań nie pozwala na uzyskanie wysokiej i ultrawysokiej próżni Przedyskutowano możliwości miniaturyzacji różnych typów pomp, ze szczególnym uwzględnieniem pomp sorpcyjnych oraz związane z tym ograniczenia technologiczne. W pracy przedstawiono koncepcję konstrukcji krzemowo-szklanej mikropompy orbitronowej, która powinna umożliwić wytworzenie wysokiej próżni w mikroobjętości. Prace technologiczne rozpoczęto od opracowania głównego elementu mikropompy orbitronowej, czyli źródła elektronów. Wykonano polowe, planarne źródło elektronów oraz zmierzono jego właściwości emisyjne. Uzyskano napięcie progowe emisji poniżej 30 V oraz prąd elektronowy przekraczający 100 µA (przy ok. 100 V). Wydaje się, że opracowane źródło umożliwi wykonanie demonstratora orbitronowej mikropompy próżniowej. Rozpoczęto badania nad technologią mikropompy.
EN
In this article a problem of high vacuum generation in microdevices (with volume less then 1 cm³) has been introduced. The inability to obtain and maintain high vacuum level within a microcavities inhibits further development of complex vacuum microsystems and nanoelectronics devices. It is assumed that the optimal solution would be to fabricate a micropump fully integrated with other microdevices. MEMS-type micropumps presented in the literature are only able to generate low vacuum (pressure above 1 kPa). Possibilities of miniaturization of different kind of pumps (especially sorption pumps) and associated with it limitations have been described. In this article a novel concept of a silicon-glass orbitron micropump has been presented. In our opinion, it could be integrated with other microsystems and be able to generate high vacuum. The experimental work started with elaboration of a thin-film planar electron source, which is the most important element of a micropump. Obtained data: high current (over 100 µA) and low threshold voltage (less then 30 V) give a chance for future implementation in a complete micropump's structure.