Effect of Surface Functionalization of Metal Wire on Electrophysical Properties of Inductive Elements

Abstract

The development of the microelectronics industry requires a new element basis with reduced size and increased functionality. The most important components in modern microelectronic integrated circuits are passive elements. One of the key challenges in order to improve the functionality of integrated circuits is to increase the quality of passive elements composing them. In this paper we suggest a novel approach to increase the quality factor Q of inductors by the surface modification and functionalization of the metal components. Ultrasound induced surface modification of metal wires led to the formation of a porous surface structure, which further can be functionalized with magnetite nanoparticles using layer-by-layer assembly technique. The surface modification and deposition of magnetite nanoparticles was investigated with SEM, XRD, and contact angle measurements. Additionally, inductance and resistance measurements, as the main parameters determining the Q-factor of inductors, were carried out. Samples with high number of magnetic nanoparticle-polyelectrolyte bilayers demonstrate a significant increase in inductance and a slight decrease in resistance in comparison to uncoated ones. The combination of these factors led to enhancement the Q-factor of the investigated inductive elements.

Inorganic/Organic Multilayer Capsule Composition for Improved Functionality and External Triggering

“…[129] It is necessary to remark that intensity of cavitation threshold is increasing with frequency increasing, for example, at 0.5 MHz the threshold intensity is 0.25 W cm −2 , at 5 MHz the threshold intensity is 3.33 W cm −2 . [71,142] Interestingly, this approach can be applied in preparation of capsules with terminated hydrophobic layer making them responsive to ultrasound as well as controlling its other properties such as adsorption and possibly permeability. [140] Interface energy formed as results of cavitation bubble collapse at higher frequency is significantly lower compare with low-frequency one.…”

Nonuniform Growth of Composite Layer-by-Layer Assembled Coatings via Three-Dimensional Expansion of Hydrophobic Magnetite Nanoparticles

“…In our previous work, 31 we have demonstrated the relevance of the suggested approach to formation of magnetic nanocomposite coatings on the surface of macroscopic substrates with a complex shape; however, we have not gone deep into the particular mechanism of multilayer formation. Thus, the aim of this work is to investigate the mechanism of alternate adsorption from polar and nonpolar media in order to optimize further the LbL technique and to expand the understanding of the physicochemical phenomena governing the LbL assembly of hydrophilic/hydrophobic layers.…”

Magnetic Composites with Embedded Magnetite Nanoparticles: Preparation, Control of Physical Properties, Applications

“…Введение магнитных пленок оказывает влияние на распределение магнитных полей в структуре индуктивного элемента, что приводит к увеличению его индуктивности и добротности. В работе [28] показан новый подход к улучшению характеристик индуктивных элементов, заключающийся в непосредственной модификации поверхности металлического проводника, входящего в структуру индукторов и совмещающий два шага -создание на поверхности металла мезопористого слоя и заполнение полученных пор наночастицами магнетита методом последовательной адсорбции из раствора. Авторы работы [28] исследовали зависимость сопротивления и индуктивности от приложенного напряжения для индукторов, модифицированных покрытиями с различным числом слоев магнитных наночастиц.…”

“…В работе [28] показан новый подход к улучшению характеристик индуктивных элементов, заключающийся в непосредственной модификации поверхности металлического проводника, входящего в структуру индукторов и совмещающий два шага -создание на поверхности металла мезопористого слоя и заполнение полученных пор наночастицами магнетита методом последовательной адсорбции из раствора. Авторы работы [28] исследовали зависимость сопротивления и индуктивности от приложенного напряжения для индукторов, модифицированных покрытиями с различным числом слоев магнитных наночастиц. Было показано, что происходит увеличение индуктивности и практически не происходит изменения сопротивления с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц магнетита, что, в свою очередь, приводит к увеличению добротности индуктивных элементов.…”