ES2279204T3 - Procedimiento para fabricar emisores nanoestructurados para fuentes de luz incandescente. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar un emisor (10; 13) para fuentes de luz, que puede ser conducido a la incandescencia mediante el paso de corriente eléctrica, caracterizado porque la capa fabricada con alúmina porosa anodizada (1) se utiliza como elemento sacrificatorio para la estructuración de por lo menos una parte del emisor (10; 13).

Description

Procedimiento para fabricar emisores nanoestructuraos para fuentes de luz incandescente.

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un elemento emisor nanoestructurado para fuentes de luz, que pueden ser llevadas a la incandescencia mediante el paso de corriente eléctrica.

Los componentes metálicos que presentan estructuras superficiales nanométricas o relieves nanométricos, dispuestos según formas o geometrías específicas, se utilizan normalmente en algunos campos tecnológicos, como por ejemplo el de los sistemas microelectromecánicos o MEMS, para obtener disposiciones ópticas difractivas, dispositivos médicos, microturbinas, etc.

La presente invención se basa en el reconocimiento de que estos filamentos nanoestructurados pueden presentar aplicaciones importantes en el campo de las lámparas incandescentes. Por ejemplo, por los documentos US-A-4196368 o DE-A-19845423 se conocen cuerpos emisores de luz con estructuras periódicas en el rango de 1.000 nm o menos. En dicha aspecto, la presente invención pretende sugerir un nuevo procedimiento para fabricar, de forma sencilla y económica, filamentos o emisores similares para fuentes de luz incandescentes, que presenten relieves o estructuras nanométricos.

Dicho objetivo se alcanza según la presente invención mediante un procedimiento para fabricar un emisor tal como el citado anteriormente, caracterizado porque considera la utilización de una capa realizada de alúmina porosa anodizada como elemento sacrificatorio para la estructuración selectiva del emisor.

La utilización de la capa de alúmina anteriormente mencionada permite obtener una pluralidad de relieves en por lo menos una superficie del emisor, o una pluralidad de cavidades dentro del emisor. Dichos relieves o cavidades nanométricos están dispuestos en el emisor conforme a una geometría predefinida.

En las reivindicaciones subordinadas, que forman parte integrante de la presente descripción, se describen características preferidas del procedimiento según la invención.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos que se incluyen a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, en los cuales:

- la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un segmento de película de alúmina porosa;

- las figuras 2 a 5 son vistas esquemáticas que muestran algunas etapas de un proceso de fabricación de una película de alúmina como la que muestra la figura 1;

- la figura 6 es una vista esquemática en perspectiva de una parte de un primer emisor nanoestructurado como podría fabricarse según la invención;

- la figura 7 es una vista esquemática en perspectiva de una parte de un segundo emisor nanoestructurado como podría fabricarse según la invención;

- las figuras 8, 9 y 10 son secciones esquemáticas que muestras tres posibles formas de realización diferentes del procedimiento según la invención, que podrían utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 6;

- las figuras 11, 12 y 13 son secciones esquemáticas que muestran tres posibles formas de realización del procedimiento según la invención, que podrían utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 7

- la figura 14 muestra secciones esquemáticas de otra posible forma de realización del procedimiento según la invención, que podría utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 6;

- la figura 15 muestra secciones esquemáticas de otra posible forma de realización del procedimiento según la invención, que podría utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 7;

- la figura 16 muestra secciones esquemáticas de otra posible forma de realización del procedimiento según la invención, que podría utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 6;

- la figura 17 muestra secciones esquemáticas de otra posible forma de realización del procedimiento según la invención, que podría utilizarse para fabricar un emisor nanoestructurado como el que muestra la figura 7.

En todas las formas de realización posibles, el procedimiento según la presente invención propone utilizar una película altamente regular fabricada de alúmina porosa anodizada como elemento sacrificatorio o plantilla; según el caso, esta capa de alúmina se utiliza directamente para obtener el emisor nanoestructurado deseado, o indirectamente para fabricar otro elemento sacrificatorio requerido para obtener el emisor anteriormente mencionado.

Las películas de alúmina porosa han llamado la atención en el pasado para aplicaciones como, por ejemplo, películas dieléctricas en condensadores de aluminio, películas para la retención de revestimientos orgánicos y para la protección de sustratos de aluminio.

La estructura de la alúmina porosa puede esquematizarse idealmente como una red de columna huecas sumergida en una matriz de alúmina. La alúmina porosa puede obtenerse por anodización de láminas o películas de aluminio de gran pureza sobre sustratos como vidrio, cuarzo, silicona, tungsteno, etc.

La figura 1 muestra a título de ejemplo un segmento de una película de aluminio poroso, designada globalmente con el número 1, obtenida por oxidación anódica de una película de aluminio sobre un sustrato adecuado, designado con el número 2. Como puede apreciarse, la capa de aluminio 1 comprende una serie de celdas 3 básicamente hexagonales inmediatamente próximas una de otra, que presentan cada una un agujero central cilíndrico que forma un poro 4, básicamente perpendicular a la superficie del sustrato 2. El extremo de cada celda 3 situado en el sustrato 2 presenta una parte de cierre de forma básicamente hemisférica, formando conjuntamente todas las partes de cierre una zona no porosa de la película 1, o capa barrera, designada con el número 5.

Como se sabe por la técnica anterior, la película 1 puede desarrollarse con una morfología controlada mediante la selección adecuada del electrolito y los parámetros de proceso físicos y electroquímicos: en electrolitos ácidos (como por ejemplo ácido fosfórico, ácido oxálico y ácido sulfúrico) y en condiciones de proceso adecuadas (tensión, intensidad de corriente, agitación y temperatura) pueden obtenerse películas porosas muy regulares. Con este propósito pueden variarse el tamaño y la densidad de las celdas 3, el diámetro de los poros 4 y la altura de la película 1; por ejemplo, el diámetro de los poros 4, que normalmente es de 50-500 nm, puede incrementarse o reducirse mediante tratamientos químicos.

Como muestra esquemáticamente la figura 2, en fabricación de una película de alúmina porosa 1, la primera etapa es la deposición de una capa de aluminio 6 sobre el sustrato 2, este último fabricado, por ejemplo, de silicona o tungsteno. Dicha operación requiere un depósito de materiales de gran pureza con espesores entre 1 micrón y 30 micrones. Las técnicas de deposición preferidas para la capa 3 son la evaporación térmica a través del cañón de electrones y la pulverización catódica.

La etapa que comprende la deposición de la capa de aluminio 6 va seguida de una etapa en la cual se anodiza cada una de las capas. El proceso de anodización de la capa 6 puede efectuarse utilizando diferentes soluciones electrolíticas dependiendo del tamaño deseado y la distancia entre los poros 4.

Si el electrolito debe ser el mismo, la concentración, la densidad de corriente y la temperatura son los parámetros que afectarán en mayor medida al tamaño de los poros 4. La configuración de la celda electrolítica también resulta importante para obtener una distribución correcta de las líneas de forma del campo eléctrico con la uniformidad correspondiente del proceso anódico.

La figura 3 muestra esquemáticamente el resultado de la primera anodización de la capa de aluminio 6 sobre el sustrato 2; como se indica de forma esquemática, la película de alúmina 1A obtenida mediante la primer anodización de la capa 6 no permite alcanzar una estructura regular. Para conseguir una estructura altamente regular, como por ejemplo la indicada con el número 1 en la figura 1, es necesario efectuar procesos de anodización consecutivos, y en particular por lo menos

i) un primer proceso de anodización, cuyos resultados pueden apreciarse en la figura 3;

ii) una etapa de reducción mediante el mordentado de la película de alúmina irregular 6, efectuado por medio de soluciones ácidas (por ejemplo CrO_{3} y H_{3}PO_{4}); la figura 4 muestra esquemáticamente el sustrato 2 después de dicha etapa de mordentado;

iii) una segunda anodización de la parte de película de alúmina 1A que no ha sido eliminada por el mordentado.

La etapa de mordentado descrita en ii) es importante para definir en la parte de alúmina residual 1A zonas preferenciales para el crecimiento de alúmina en la segunda etapa de anodización.

Efectuando diversas veces las operaciones consecutivas que comprenden el mordentado y la anodización, la estructura mejora hasta volverse uniforme, como muestra esquemáticamente la figura 5, en la que la película de alúmina indicada con el número 5 es regular.

Como podrá apreciarse más adelante, en algunas formas de realización del procedimiento según la invención, después de obtener la película de alúmina porosa regular 1, se lleva a cabo una etapa que comprende la eliminación total o local de la capa barrera 5. La capa barrera aísla la estructura de alúmina y protege el sustrato subyacente 2: la reducción de dicha capa 5 resulta, por lo tanto, fundamental para realizar, si es necesario, procesos de electrodeposición consecutivos, que requieren contacto eléctrico, y procesos de mordentado, en el caso de que deban obtenerse nanoestructuras tridimensionales directamente sobre el sustrato 2.

El proceso descrito que comprende la eliminación o reducción de la capa barrera 5 puede incluir dos fases consecutivas:

- ensanchamiento de los poros 4, efectuado en el mismo electrolito como en la anodización anterior, sin paso de corriente eléctrica;

- reducción de la capa barrera 5, efectuada mediante el paso de una corriente de muy baja intensidad por el mismo electrolito, como en la anodización anterior; en esta fase no se alcanza el equilibrio normal de la anodización, lo cual favorece el proceso de mordentado respecto al proceso de construcción con alúmina.

Como se ha mencionado anteriormente, según la invención, la película de alúmina 1 generada mediante el proceso anteriormente descrito se utiliza como plantilla para la nanoestructuración, es decir, como base para fabricar estructuras que reproducen el mismo modelo que la alúmina. Como puede apreciarse, dependiendo de la forma de realización seleccionada, es posible fabricar nanoestructuras negativas, es decir, básicamente complementarias a la alúmina y, por lo tanto, que presentan columna en los poros de la película 1, o nanoestructuras positivas, es decir, básicamente idénticas a la alúmina y, por lo tanto, con cavidades en los poros 4 de la película 1.

Las figuras 6 y 7 muestra de forma parcial y esquemática dos filamentos para fuentes de luz de incandescencia que presentan los dos tipos de estructuras mencionada anteriormente, que pueden efectuarse según la invención; el filamento indicado con el número 10 en la figura 6 presenta la estructura negativa previamente mencionada, caracterizada por una parte base 11 de la cual parten las columnas anteriormente mencionadas, indicadas con el número 12; el filamento indicado con el número 13 en la figura 7 presenta la estructura positiva previamente citada, caracterizada por un cuerpo 14 en el cual se encuentran definidas las cavidades anteriormente mencionadas indicadas con el número 15.

Las técnicas sugeridas para fabricar filamentos estructurados 10, 13 como en las figuras 6 y 7 pueden ser bastante diferentes, y pueden incluir en particular técnicas adicionales (tales como evaporación, pulverización catódica, deposición de vapores químicos, serigrafía y electrodeposición), técnicas sustractivas (mordentado) y técnicas intermedias (anodización de alúmina subyacente metálica).

Con este fin se describen a continuación algunas formas de realización posibles del procedimiento según la invención.

Primera forma de realización

La figura 8 muestra esquemáticamente algunas etapas de una primera forma de realización del procedimiento según la invención ara fabricar estructuras negativas como la del filamento 10 de la figura 6.

Las primeras cuatro etapas del proceso comprenden por lo menos una primera y una segunda anodización de una capa de aluminio correspondiente en un sustrato adecuado, como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 2 a 5; el sustrato 2 puede fabricarse, por ejemplo, de silicona y la capa de aluminio para los procesos de anodización puede depositarse mediante pulverización catódica o cañón de electrones.

Después de obtener la película 1 que presenta una estructura de alúmina regular (como puede apreciarse en la figura 5), el material que debe ser nanoestructurado se deposita como una película sobre la alúmina mediante pulverización catódica; así, como muestra a título de ejemplo la parte a) de la figura 8, los poros de alúmina 1 se han rellenado con el material depositado, por ejemplo tungsteno, indicado con el número 20.

A continuación se elimina la alúmina 1 y su sustrato 2 mediante mordentado, como muestra la parte b) de la figura 8, obteniéndose el filamento deseado 10 con nanoestructura negativa, en este caso fabricado con tungsteno.

La técnica de pulverización catódica consiste en depositar películas de material de alta pureza 20 con un espesor de 1 a 30 micrones, pero no permite reproducir estructuras que presentan una relación de aspecto dimensional elevada idealmente; así pues, la forma de realización descrita anteriormente se utiliza cuando el diámetro de los poros de alúmina 4 se sitúa en su valor máximo.

Por lo tanto, en lugar de por pulverización catódica, la deposición de material 20 puede realizarse mediante deposición de vapores químicos o CVD, que se considera la técnica más adecuada para fabricar estructuras de metal gran pureza o convenientemente dopado. La característica principal de esta técnica es la utilización de una cámara de reacción que contiene gases reductores, lo cual permite la penetración del mental en el interior de los poros huecos de alúmina y la deposición de una capa continua sobre la superficie, asegurando una reproducción fiel de estructuras de relación de aspecto dimensional alta.

Segunda forma de realización

Como en el caso anterior, esta forma de realización consiste en fabricar estructuras negativas, como la del filamento 10 de la figura 6; la forma de realización comprende básicamente las mismas etapas iniciales que la primera forma de realización, en la medida que incluye la deposición de la capa de alúmina 6 sobre el sustrato 2 (figura 2), una primera anodización (figura 3) y el mordentado subsiguiente (figura 4). La segunda anodización (figura 5) se realiza, en este caso, para fabricar la película 1 de alúmina porosa más delgada que en la primera forma de realiza-
ción.

A continuación, la película delgada de alúmina 1 se retira de su soporte 2 y se abre por su base, para eliminar la capa barrera previamente indicada con el número 5, de forma conocida. La estructura resultante de la película 1 sin su capa barrera puede apreciarse en la parte a) de la figura 9.

La siguiente etapa, como puede apreciarse en la parte b) de la figura 9, consiste en la deposición térmica, o deposición mediante pulverización catódica, de una película metálica conductora 21 sobre la alúmina 1. A continuación se deposita electrolíticamente sobre la estructura así obtenida una aleación de tungsteno 22, como en la parte c) de la figura 9, rellenando dicha aleación los poros de alúmina 1. A continuación se eliminan la capa de alúmina 1 y si película metálica 21 asociada, obteniéndose el filamento nanoestructurado 10 deseado fabricado de aleación de tungsteno, como puede apreciarse en la parte d) de la figura 9.

Tercera forma de realización

Esta forma de realización del proceso según la invención se propone fabricar estructuras positivas como la del filamento 10 de la figura 6, con las mismas etapas iniciales que las de las formas de realización anteriores (figuras 2 a 5).

Como muestra la parte a) de la figura 10, la segunda anodización va seguida, en este caso, de una etapa en la cual se deposita una pasta serigráfica 23 sobre alúmina porosa 1, para rellenar sus poros.

Sigue una etapa en la cual se sinteriza dicha pasta, como en la parte b) de la figura 10 y, a continuación, se eliminan la alúmina 1 y su sustrato 2 para obtener la estructura 10, como muestra la parte c) de la figura 10.

Esta forma de realización permite explotar tecnologías de bajo coste y garantiza flexibilidad en la elección de materiales. La preparación de la pasta serigráfica es la primera etapa del proceso; la correcta elección del nanopolvo metálico, por ejemplo con contenido de tungsteno, disolvente y aglomerante, resulta fundamental para obtener una pasta que presente una granulometría y unas propiedades reológicas ideales para diferentes tipos de sustratos 2.

Cuarta forma de realización

Esta forma de realización del procedimiento según la invención tiene como objetivo fabricar estructuras positivas como la del filamento 13 de la figura 7, partiendo de una plantilla obtenida según formas de realización anteriores.

Por lo tanto, básicamente, se utiliza primero una de las formas de realización anteriores para obtener un sustrato que presente la misma estructura que uno de los filamentos previamente indicados con el número 10; sobre dicho sustrato, indicado con el número 10A en la parte a) de la figura 11, se deposita, a continuación, una capa del material 24 requerida para obtener el componente final, por ejemplo tungsteno, mediante pulverización catódica o CVD, como muestra la parte b) de la figura 11; de este modo, el material 24 cubre las columnas 12A de los sustratos anteriormente mencionados 10A, que actúan como plantilla.

A continuación, se retira el sustrato 10A mediante mordentado selectivo, para obtener el filamento 13 con estructura nanoporosa positiva, como puede apreciarse en la parte d) de la figura 11, provista de las cavidades correspondientes 15.

El sustrato 10A, obtenido según las tres primeras formas de realización descritas anteriormente, no está fabricado necesariamente de tungsteno. En una posible variante, sobre el sustrato 10A, obtenido como en las figuras 8 a 9, se deposita una pasta serigráfica metálica 25, como puede apreciarse en las partes a) y b) de la figura 12, que a continuación se sinteriza, como puede apreciarse en la parte c) de la figura 12. Seguidamente, el sustrato 10A se retira mediante mordentado selectivo, para obtener el filamento 13 con estructura nanoporosa positiva, como puede apreciarse en la parte d) de la figura 12.

Quinta forma de realización

También esta forma de realización del procedimiento según la invención tiene como objetivo efectuar nanoestructuras positivas como la del filamento anteriormente indicado con el número 13 y comprende las mismas etapas iniciales que las mostradas en las figuras 2 a 5, con la deposición de una capa de aluminio 6 mediante pulverización catódica o cañón de electrones sobre un sustrato de tungsteno 2 (figura 2), seguida de una primera anodización del aluminio 6 (figura 3) y una etapa de mordentado (figura 4), para disponer el sustrato 2 con zonas preferenciales para el crecimiento de alúmina 1 durante la segunda anodización (figura 5).

A continuación se elimina la capa barrera 5 de alúmina 1 y se abren los poros 4, como puede apreciarse en la parte a) de la figura 13. Sigue una etapa de mordentado con iones reactivos (RIE), que permite "excavar" selectivamente en el sustrato 2 en la parte inferior abierta de los poros 4 de alúmina 1, como puede apreciarse en la parte b) de la figura 13.

Eventualmente se elimina la alúmina residual 1, de modo que el sustrato de tungsteno forma un cuerpo 14 con cavidades nanométricas regulares 15, obteniéndose el filamento deseado 13.

En caso necesario, la etapa de mordentado con iones reactivos puede sustituirse por una etapa de mordentado en baño químico selectivo o por una etapa de mordentado electroquímico.

Sexta forma de realización

Esta forma de realización del procedimiento tiene como objetivo fabricar estructuras negativas como la del filamento 10 de la figura 6 y sus etapas iniciales son las mismas que en la forma de realización anterior. Por lo tanto, después de obtener una película regular de alúmina 1 sobre el correspondiente sustrato de tungsteno 2 (figura 5), se elimina la capa barrera 5 para abrir los poros 4 del sustrato 2, como puede apreciarse en la parte a) de la figura 14. Sigue una deposición electroquímica de una aleación de tungsteno 26 con corriente de impulsos, como muestra esquemáticamente la parte b) de la figura 14 y, eventualmente, la eliminación de la alúmina residual 1 y de su sustrato 2, para obtener el filamento deseado 10, como puede apreciarse en la parte c) de la figura 14.

El procedimiento 6 consiste primero en la preparación de la solución electrolítica concentrada para la deposición de tungsteno en el interior de los poros 4 de alúmina 1; el electrolito es muy importante para llenar correctamente los poros, ya que garantiza una concentración suficiente de iones en la solución. La etapa de corriente de impulsos permite efectuar la copia de estructuras con una alta relación de aspecto dimensional y, secuencialmente, comprende:

i) la deposición de la aleación de tungsteno 26 mediante la aplicación de una corriente positiva, dando como resultado un empobrecimiento determinado de la solución cerca del cátodo fabricado de alúmina 1 y su sustrato 2;

ii) un tiempo de reposo, sin aplicación de corriente, para dejar que la solución vuelva a mezclarse cerca del cátodo;

iii) la aplicación de corriente negativa, diseñada para eliminar una parte de la aleación 26 previamente depositada sobre el cátodo, permitiendo una mejor nivelación de la superficie depositada.

Las etapas i), ii) e iii), cada una de las cuales dura pocos milisegundos, se repiten cíclicamente hasta la obtención de la estructura deseada.

Séptima forma de realización

Esta forma de realización tiene como objetivo fabricar nanoestructuras positivas como la del filamento 13 partiendo de un sustrato con estructura negativa, obtenido mediante la forma de realización anterior, aunque no necesariamente fabricado con tungsteno; el sustrato anteriormente mencionado con estructura negativa que actúa como plantilla se indica con el
número 10A en la parte a) de la figura 15.

Se deposita una capa de tungsteno 27 sobre dicho sustrato 10A mediante deposición de vapores químicos o pulverización catódica, como puede apreciarse en la parte b) de la figura 15. Sigue una etapa de mordentado selectivo para eliminar el sustrato 10A, obteniéndose el filamento deseado 13 con estructura nanoporosa de tungsteno, como puede apreciarse en la parte c) de la figura 15

Octava forma de realización

Esta forma de realización tiene como objetivo fabricar nanoestructuras negativas como la del filamento 10 de la figura 6 y sus etapas iniciales son las mimas que las mostradas en las figuras 2 a 5, con la deposición de una capa de aluminio 6 por pulverización catódica o cañón de electrones sobre un sustrato de tungsteno 2 (figura 2), seguida de una primera anodización de aluminio 6 (figura 3) y una etapa de mordentado (figura 4), para obtener el sustrato 2 con zonas preferenciales para el crecimiento de alúmina 1 durante la segunda anodización (figura 5).

Sigue a continuación una etapa que comprende la anodización del sustrato de tungsteno 2, para inducir el crecimiento localizado de este último, que tiene lugar debajo de los poros 4 de alúmina 1. Dicha etapa, como muestra la parte a) de la figura 16, comprende básicamente la formación de relieves superficiales 2A del sustrato 2, que primero provoca la ruptura de la capa barrera 5 de alúmina 1, y a continuación continúa el crecimiento dentro de los poros de alúmina 4.

A continuación se elimina la alúmina 1 mediante el mordentado selectivo con óxido W/W, para obtener el filamento deseado 10 con nanoestructura negativa, como puede apreciarse en la parte b) de la figura 16.

Debe tenerse en cuenta que esta forma de realización se basa en las características normales de algunos metales, tales como el tungsteno y el tántalo, que se anodizan en las mismas condiciones químicas y eléctricas que el aluminio; como se ha mencionado anteriormente, dicha anodización se produce en la parte inferior de los poros 4 de alúmina 1, estructurando directamente la superficie del sustrato 2.

Novena forma de realización

Esta forma de realización tiene como objetivo fabricar estructuras nanoporosas positivas como la del filamento 13 de la figura 7 a partir de un sustrato que presenta una estructura negativa como la obtenida mediante la forma de realización anterior; dicho sustrato que actúa como plantilla se indica con el número 10A en la parte a) de la figura 17.

Se deposita una aleación de tungsteno 27 sobre dichos sustrato 10A mediante deposición electroquímica, deposición de vapores químicos CVD o pulverización catódica, como puede apreciarse en la parte b) de la figura 17. A continuación, se elimina el sustrato 10A mediante mordentado selectivo, obteniéndose el filamento deseado 13 con estructura positiva o nanoporosa.

De la descripción anterior puede inferirse que en todas las formas de realización descritas el procedimiento según la invención comprende la utilización de una capa de alúmina 1, la cual, dependiendo del caso, actúa directamente como plantilla para obtener el filamento deseado con estructura nanométrica 10, o que se utiliza para obtener una plantilla 10A para la estructuración posterior del filamento deseado 13.

La invención demuestra ser particularmente conveniente para la estructuración de filamentos para fuentes de luz de incandescencia y, más generalmente, de componentes también de forma diferente al filamento, que pueden ser conducidos a la incandescencia mediante el paso de una corriente eléctrica. Debe observarse que un emisor fabricado según la invención también puede formarse mediante una pluralidad de capas estructuradas por medio de alúmina porosa según las técnicas descritas anteriormente, en forma de capas superpuestas.

El procedimiento descrito permite, por ejemplo, definir fácilmente, sobre una o más superficies de un filamento, por ejemplo de tungsteno, una microestructura antirreflectante que comprende una pluralidad de microrrelieves, para maximizar la emisión electromagnética del filamento dentro del espectro visible. La invención también puede aplicarse convenientemente para fabricar otras estructuras de cristal fotónico, es decir, en estructuras de tungsteno u otros materiales adecuados caracterizados por la presencia de series de microcavidades regulares, que contienen un medio con un índice de refracción distinto del del tungsteno u otro material utilizado.

Naturalmente, aunque la idea básica de la invención siga siendo la misma, los detalles de construcción y las formas de realización pueden variar ampliamente con respecto a las descritas y mostradas simplemente a título de ejemplo.

Claims (29)

1. Procedimiento para fabricar un emisor (10; 13) para fuentes de luz, que puede ser conducido a la incandescencia mediante el paso de corriente eléctrica, caracterizado porque la capa fabricada con alúmina porosa anodizada (1) se utiliza como elemento sacrificatorio para la estructuración de por lo menos una parte del emisor (10; 13).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha estructuración consiste en obtener por lo menos uno de

- una pluralidad de relieves (12) nanométricos dispuestos según una geometría básicamente predefinida sobre por lo menos una superficie del emisor (10),

- una pluralidad de cavidades (15) nanométricas dispuestas según una geometría básicamente predefinida dentro del emisor (13).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la capa de alúmina (2) se obtiene a través de anodizaciones consecutivas de la película de aluminio (6) depositada sobre una superficie de un sustrato (2) correspondiente, hasta que se obtiene una estructura regular de alúmina, que define una pluralidad de poros (4) básicamente perpendiculares a dicha superficie del sustrato (2), presentando la capa de alúmina (2) una parte no porosa (5) cerca del sustrato respectivo (2).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la capa de alúmina (1) se utiliza como plantilla sacrificatoria durante dicha estructuración o como plantilla intermedia para obtener otra plantilla sacrificatoria (10A) para dicha estructuración.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha estructuración comprende una etapa de deposición de material mediante evaporación, pulverización catódica, deposición de vapores químicos, serigrafía o electrodeposición.

6. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque esta estructuración comprende una etapa de mordentado.

7. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha estructuración comprende una etapa de anodizado de un metal subyacente a la capa de alúmina (1).

8. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- el material (20) designado para cubrir el componente deseado (10; 10A), que presenta una pluralidad de relieves (12; 12A), se deposita en forma de película sobre la capa de alúmina (1), rellenando una parte de dicho material (20) dichos poros (4), y

- a continuación, se eliminan la capa de alúmina (1) y su sustrato (2), obteniéndose el componente deseado (10; 10A), cuyos relieves (12; 12A) están formados por la parte de dicho material (20) que ha llenado dichos poros (4).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho material (20) se deposita sobre la capa de alúmina (1) mediante pulverización catódica o deposición de vapores químicos.

10. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se elimina la capa de alúmina (1) de sus sustrato (2) y se abre por su base, eliminando su parte no porosa (5),

- se deposita una película metálica conductora (21) sobre la capa de alúmina (1),

- el material (22) designado para cubrir el componente deseado (10; 10A), que presenta una pluralidad de relieves (12; 12A), se deposita electrolíticamente sobre la estructura formada por la película metálica (21) y la parte residual de la capa de alúmina (1), rellenando una parte de dicho material (20) dichos poros (4),

- a continuación se eliminan la parte residual de la capa de alúmina (1) y la película metálica (21), obteniéndose el componente deseado (10; 10A), cuyos relieves (12; 12A) están formados por la parte de dicho material (20) que ha llenado dichos poros (4).

11. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- el material (23) designado para cubrir el componente deseado (10; 10A) que presenta una pluralidad de relieves (12; 12A) se deposita en forma de pasta serigráfica sobre la capa de alúmina (1), rellenando una parte de dicha pasta (23) dichos poros (4),

- dicha pasta (23) se sinteriza, y

- a continuación, la capa de alúmina (1) y su sustrato (2) se eliminan, obteniéndose el componente deseado (10; 10A), cuyos relieves (12; 12A) están formados por la parte de dicho material (20) que ha rellenado los poros (4).

12. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se eliminan partes localizadas de la zona no porosa (5) de la capa de alúmina (1), para abrir dichos poros (4) por su sustrato (2),

- el material (26) designado para cubrir el componente deseado (10; 10A) que presenta una pluralidad de relieves (12; 12A) se deposita mediante procedimientos electroquímicos sobre la parte residual de la capa de alúmina (1), rellenando una parte de dicho material (26) dichos poros (4) y entrando en contacto con su sustrato (2), y

- a continuación, se eliminan la parte residual de la capa de alúmina (1) y su sustrato (2), obteniéndose el componente deseado (10; 10A), cuyos relieves (12; 12A) están formados por la parte de dicho material (20) que ha rellenado los poros (4).

13. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- el sustrato (2) de la capa de alúmina (1) se somete a anodización, para inducir un crecimiento del sustrato (2) debajo de dichos poros (4), dando como resultado dicho crecimiento la formación de proyecciones superficiales (2A) del sustrato (2), que primero provocan la ruptura de partes de la zona no porosa (5) de la capa de alúmina (1) y seguidamente continúa el crecimiento dentro de dichos poros (4), y

- se elimina la capa de alúmina (1) por mordentado selectivo, generando de este modo el sustrato (2) un componente deseado (10) que presenta una pluralidad de relieves (12), cubriendo dichas proyecciones superficiales (1A) dichos relieves (12).

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8, 10, 11, 12, 13, caracterizado porque dicho componente deseado es dicho emisor (10).

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8, 10, 11, 12, 13, caracterizado porque dicho componente deseado es dicha plantilla adicional (10A).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se deposita una capa del material (24, 25) designado para cubrir dicho emisor (13) sobre dicha plantilla adicional (10A), y

- se elimina dicha plantilla adicional (10A, 13A), obteniéndose dicho emisor (13).

17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se deposita una capa del material designado para cubrir dicho emisor (13) sobre dicha plantilla adicional (10A, 13A), y

- se elimina dicha plantilla adicional (10A, 13A), obteniéndose dicho emisor (13).

18. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se deposita una capa del material designado para cubrir dicho emisor (13) sobre dicha plantilla adicional (10A, 13A), y

- se elimina dicha plantilla adicional (10A, 13A), obteniéndose dicho emisor (13).

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16, 17 ó 18, caracterizado porque el material (24) designado para cubrir dicho emisor (13) se deposita sobre dicha plantilla adicional (10A, 13A) mediante pulverización catódica o deposición de vapores químicos y porque dicha plantilla adicional (10A, 13A) se elimina por mordentado selectivo.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16, 17 ó 18, caracterizado porque el material (24, 25) designado para cubrir dicho emisor (13) se presenta en forma de una pasta serigráfica (25), que se sinteriza después de ser depositada sobre dicha plantilla adicional (10A, 13A), eliminándose esta última a continuación por mordentado selectivo.

21. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha estructuración comprende las etapas siguientes:

- se elimina por lo menos una parte de la zona no porosa (5) de la capa de alúmina (1), abriéndose dichos poros (4) por su sustrato (2),

- el sustrato se excava selectivamente en las zonas abiertas en dichos poros (4),

- se elimina la parte residual de la capa de alúmina (1), cubriendo el sustrato dicho emisor (13) y cubriendo las zonas excavadas del sustrato (2) dichas cavidades (15).

22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque el sustrato (2) se excava en dichas zonas abiertas a través de Mordentado con Iones Reactivos o mordentado en baño químico selectivo o mordentado electromecánico.

23. Emisor para fuentes de luz, particularmente un filamento, que puede ser conducido a la incandescencias mediante el paso de una corriente eléctrica, obtenido con los procedimientos según una o más de las reivindicaciones 1 a 22, presentando el emisor por lo menos uno de

- una pluralidad de relieves (12) nanométricos dispuestos según una geometría básicamente predefinida sobre por lo menos una superficie del emisor (10),

- una pluralidad de cavidades (15) nanométricas dispuestas según una geometría básicamente predefinida dentro del emisor (13).

24. Emisor según la reivindicación 23, en el que dichos relieves (12) cubren una microestructura antirreflexión, para maximizar la emisión electromagnética del emisor (12) en el espectro visible.

25. Emisor según la reivindicación 23, en el que dichas cavidades (15) son parte de una estructura de cristal fotónico.

26. Utilización de una alúmina porosa anodizada (1) como elemento sacrificatorio para la estructuración de por lo menos una parte de un emisor (10; 13) para fuentes de luz, que puede ser conducido a la incandescencia mediante el paso de una corriente eléctrica.

27. Utilización según la reivindicación 26, en la que la alúmina (1) se utiliza como plantilla durante dicha estructuración.

28. Utilización según la reivindicación 26, en la que la alúmina (1) se utiliza como plantilla para obtener una plantilla adicional (10A, 13A) utilizada durante dicha estructuración.

29. Utilización según la reivindicación 26, en la que dicha estructuración permite obtener por lo menos uno de

- una pluralidad de relieves (12) nanométricos dispuestos según una geometría básicamente predefinida sobre por lo menos una superficie del emisor (10),

- una pluralidad de cavidades (15) nanométricas dispuestas según una geometría básicamente predefinida dentro del emisor (13).