Mikrorendszerek Laboratórium

Laboratóriumvezető:

Fürjes Péter

Tel: +(36-1)-392 2222 / 3887

E-mail: furjes.peter@ek-cer.hu

Kutatási irányok, trendek

Az Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének Mikrorendszerek laboratóriumában folyó kutatások elsődleges célja a mikro- és nanotechnológiai megoldások alkalmazásával megvalósítható integrált mikroérzékelők, MEMS és BioMEMS rendszerek fejlesztése, magában foglalva mind a szenzorelvek, mind a technológiai megoldások és anyagrendszerek kutatását. A mikromechanikai technológia alkalmazása lehetővé teszi az analitikai rendszerek miniatürizálását, illetve különböző érzékelési, kiolvasási, beavatkozási, illetve mintapreparációs funkciók integrálását. Munkatársaink elsősorban mechanikai, fizikai és kémiai (és biokémiai) szenzorok, funkcionális mikro- és nanofluidikai szerkezetek és implantálható mikorendszerek, infravörös LED eszközök fejlesztésén dolgoznak.

 

 

 

 

Célunk, hogy a Mikrorendszerek Laboratórium minél szélesebb (de az erőforrásoknak megfelelő) palettáját tudja megcélozni a MEMS rendszerek perspektivikus kutatási területeinek, és ennek megfelelően egy dinamikusan fejlődő szerkezetet hozzunk létre. A Laboratórium eddigi kutatás-fejlesztési kompetenciáit is figyelembe véve a következő, az európai és a hazai (S3 – National Smart Specialisation Strategy) stratégiai irányelvekhez igazodó területeket, illetve ezen belüli kutatási célokat definiáljuk:

Kiemelt kutatási területek a Mikrorendszerek labor infrastruktúrája körül:

MEMS / smart sensors (Dücső Csaba, Bíró Ferenc)

Elsődlegesen a hagyományosnak mondható MEMS szenzorok fejlesztése tartozik a csoport kompetenciái közé, mint a gázérzékelők, környezet monitorozására alkalmas szenzorok, mechanikai szenzorok, kiemelt figyelemmel a 3D mikroszerkezetek megvalósítási technológiáinak fejlesztésére.

BioMEMS, orvosi alkalmazások (Fürjes Péter, Dücső Csaba, Földesy Péter)

Perspektivikus irányvonal a Si alapú érzékelők fejlesztése, specifikus elektro-mechanikai integrációja speciálisan orvosi alkalmazásokra. Ebbe a kategóriába tartozik a Si és flexibilis integrálható mikrorendszerek fejlesztése is.

Lab-on-a-Chip / Organ-on-a-Chip (Fürjes Péter, Hakkel Orsolya)

A LoC és OoC rendszerek alapvető építőkövei az orvosi gyakorlatban egyre nagyobb hangsúlyt kapó Point-of-Care diagnosztikai eszközöknek. Nagy tapasztalattal rendelkezünk ezen a téren (mikrofluidika), a területen aktív ipari partnerekkel együttműködve.

IRLED (Szabó Zoltán, Bíró Ferenc, Réti István)

A stabil, néhány ezres éves darabszámú gyártás és a fejlesztés mellett nagyobb volumenű fejlesztés és (pl. spektroszkópiai) alkalmazás irányába is elmozdultunk. A környezetanalitikai, élelmiszerbiztonsági alkalmazások területe szintén fontos célja lehet az IR spektroszkópiai vagy egyéb optikai fejlesztéseknek.

Infrastruktúra / technológiai kompetancia

Laboratóriumunk Magyarországon egyedülálló infrastruktúrája, olyan mikro- és nanotechnológiai háttéren nyugvó rendszertechnológiai alapot ad, amely mind szilícium/üveg, mind polimer alapanyagban képes komplex mikro-és nanorendszerek, Lab-on-a-Chip eszközök megvalósítására.

A komplex technológiai sort alkotó nagyberendezések, technológiai eszközök, illetve karakterizáló mérőműszerek un. tisztalaborokban üzemelnek. A laboratórium alkalmas 3” és 4” átmérőjű Si / üveg / polimer szeletek megmunkálására maximálisan 1µm közeli felbontással, ami kiegészül maszkgenerálási lehetőséggel, közel 10nm felbontású elektronsugaras litográfiával, 20nm felbontású fókuszált ionsugaras megmunkálási lehetőséggel. A fabrikációs lehetőségek kiegészülnek multi-domén végeselem modellezési (COMSOL), illetve technológiai szimulációs (Silvaco) háttérrel is, illetve széleskörű karakterizációs, minősítő módszerekkel: optikai és elektronmikroszkópia (SEM+EDS), AFM, profilométer, optikai és elektromos mérési módszerek, elektrokémiai impedancia spektroszkópia, mikrofluidikai mérőállomások, mechanikai vibrációs mérőrendszerek, IR / FTIR spektroszkópia, stb.

A főbb technológiai műveletcsoportok:

• Ábrakialakítás – maszktervezés, lézeres ábragenerátor, fotolitográfia, (kétoldali) maszkillesztés, elektronsugaras litográfia, FIB (fókuszált ionsugaras megmunkálás)
• Strukturált polimer rétegek – PMMA, PI, SU8 ábrák, mikroöntéses eljárások – PDMS
• Nedves kémiai műveletek – kémiai szelettisztítás, izotróp és anizotróp marások
• Száraz marások – mély reaktív ionmarás, plazmamarás (RIE, DRIE)
• Magas hőmérsékletű műveletek – termikus oxidáció, hőkezelések, gyorshőkezelés (RTA)
• Fizikai vékonyréteg leválasztás – termikus és elektronsugaras gőzőlés, DC és RF porlasztás
• Kémiai vékonyréteg leválasztás – atmoszférikus és alacsony nyomású kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD, LPCVD), atomi rétegleválasztás (termikus és plazma aktivált ALD)
• Folyadékfázisú epitaxia III-V vegyületfélvezetőkhöz (LED gyártás)
• Szeletkötés – Si-üveg, üveg-üveg, polimer-üveg anódos és termikus kötése
• Szeletfűrészelés
• Chip huzalkötés
• Különféle speciális tokozási eljárások és módszerek

Tudományos, ipari és oktatási kapcsolatok

Szoros együttműködésben dolgozunk számos hazai kutatási centrummal (ATOMKI, BME, PPKE, SE, SZBK, PTE, WIGNER, SZTAKI) és neves kutatóval, ami az interdiszciplináris kutatási irányok elérését is biztosítja. Technológiai hátteret biztosítunk a Nemzeti Quantumtechnológiai Program (HunQuTech) és a Nemzeti Agykutatási Program (NAP) számára. A legtöbb fejlesztés esetünkben ipari alkalmazásra alkalmas eszköz megvalósítását célozza, ennek megfelelően igyekszünk minden kutatási irány vonatkozásában megtalálni a megfelelő – ha lehet ipari – partnert, akivel lehetséges a fejlesztések hasznosítása.

A technológiai, fejlesztési és tudományos eredmények közvetlenül bekerülnek a felsőfokú oktatásba (BME, PPKE, ÓE, DE, ELTE), amit a közvetlen előadások, laborgyakorlatok, és a munkatársak témavezetésével elkészült TDK-k, diplomamunkák és PhD munkák jeleznek. A Mikrorendszerek Laboratórium nagyon fontos küldetése, hogy hozzáférést biztosítson egyetemi hallgatóknak a mikromechanikai technológiákhoz és az ehhez kapcsolódó minősítő eljárásokhoz, illetve megismertesse a jövő mérnökeivel, fizikusaival, vegyészeivel, biológusaival ezt a tudományterületet.

Honlapok:

www.mems.hu

www.biomems.hu

Publikációink:

https://m2.mtmt.hu/gui2/?mode=search&query=publication;authorships.organizations.name;any;mikrorendszerek%20laborat%C3%B3rium;publishedYear;ge;2019

A laboratórium 2019 előtti publikációi Mikrotechnológia Laboratórium néven itt érhetőek el:

https://m2.mtmt.hu/gui2/?type=institutes&mode=browse&sel=21864

A laboratórium munkatársai:

Kutatók

• BÁRSONY István, az MTA rendes tagja
• BÁLINT-HAKKEL Orsolya, Ph.D.
• BÍRÓ Ferenc, Ph.D.
• DÜCSŐ Csaba Ph.D.
• FÖLDESY Péter Ph.D.
• FÜRJES Péter, Ph.D.
• HAJNAL Zoltán Ph.D.
• RÉTI István, Ph.D.
• SZABÓ Zoltán, PhD.

Mérnökök / technikusok

• ALTMANN György, technikus
• BÍRÓ Gabriella, technikus
• CSARNAI Tibor, technikus
• ERŐS Magda, technikus
• FERENCZ János, villamosmérnök
• HERMANN Petra, biomérnök
• HODOVÁN Róbert, mechatronikai mérnök
• LÁZÁR Csaba, villamosmérnök
• PAJER Károlyné, technikus
• SIK Zsuzsanna Brigitta, biomérnök

Hallgatók

• BÁNYAI Anita (ÓE)
• RADÓ János (ÓE)
• Leellősyné Tóth Eszter (PPKE)