Studium depozice katalytických materiálů do kanálů palivových mikročlánků na čipu

Mobilní elektronická zařízení kladou vysoké nároky na rychlý rozvoj v oblasti zdrojů energie. Jednou z alternativ je přímá přeměna chemické energie na elektrickou prostřednictvím palivových článků. Pro elektronická zařízení s malými požadavky na výkon palivový článek představuje velmi atraktivní nový typ napájecího zdroje s vynikajícím potenciálem, speciálním případem je možnost integrování zdroje napájení na stejný substrát, na kterém jsou vyrobeny elektrické obvody.
Jednou z nejdůležitějších součástí palivového článku je katalyzátor, který rozkládá palivo (např. vodík či methanol) na protony a elektrony. V případě palivového článku na čipu je třeba katalyzátory připravit tenkovrstvými technologiemi, jako je depozice materiálu napařováním a rozprašováním. Na našem pracovišti jsme vyvinuli zcela nové typy katalyzátorů v podobě nanostrukturních tenkých vrstev kovů, jejich slitin a směsných oxidů, které připravujeme magnetronovým naprašováním. Využití techniky depozice tenkých vrstev v kombinaci s elektronovou litografií a obráběním fokusovaným iontovým svazkem v elektronovém mikroskopu umožňuje připravit miniaturní mikročlánky integrované na křemíkových čipech pro přímé napájení elektronických obvodů.

Navrhovaná diplomová práce bude zabývat studiem depozice katalytických materiálů do kanálů palivového mikročlánku na čipu pomocí elektronové a iontové litografie (EBL/FIBL) v řádkovacím elektronovém mikroskopu (SEM). Funkční vrstvy budou připravovány metodou magnetronového naprašování na křemíkové substráty. Práce bude zaměřena na návrh možných pracovních postupů pro depozici jednotlivých funkčních vrstev - elektrod a aktivních materiálů - do kanálů prototypu planární mikrocely na křemíku (viz. obrázek). Úspěšná realizace bude kontrolována pokročilými mikroskopickými a analytickými metodami – mikroskopií atomárních sil (AFM), řádkovací elektronovou mikroskopií (SEM) s chemickou analýzou EDX. Cílem vývoje bude ověření proveditelnosti navržené struktury v prototypu palivového mikročlánku.