Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о броме.
Где применяется?
Бром — химический активный неметалл из группы галогенов. В комнатных условиях это тёмно-бурая жидкость с резким, раздражающим запахом (в три раза плотнее воды). Замерзает при –7°С, закипает при +59°С. Отличается высокой реакционной способностью, а потому в чистом виде в природе никогда не встречается.
В медицине бром в небольших количествах применяется для лечения нервных расстройств, в том числе бессонницы. Поэтому препараты с его содержанием противопоказаны людям, работа которых требует сосредоточенности и повышенного внимания.
Этот неметалл широко применяют в промышленности:
в качестве антипирена в пластмассах, текстиле;
в производстве фармацевтических препаратов и сельскохозяйственных химикатов;
для изготовления красителей и фотографических химикатов;
в нефтяной и газовой промышленности в качестве жидкости заканчивания и при производстве присадок к бензинам;
в электронике.
Сверхчистый гидрид брома электронного класса известен как специальный электронный газ. Он используется для плазменного травления кремниевых пластин при производстве компьютерных чипов, а также как прекурсор при осадительных технологиях в изготовлении полупроводников. Внедрение искусственного интеллекта, интернета вещей и мобильной связи 5-го поколения увеличивают мировой спрос на бром, как правило в форме гидрида BrH.
В маркетинговом исследовании Electronic Grade Hydrogen Bromine Market Size, Share, 2024 to 2033 Азиатско-Тихоокеанский регион, по оценкам, будет самым быстрорастущим регионом в перспективе до 2033 г. из-за быстрой индустриализации, увеличения населения и повышения уровня жизни в странах с развивающейся экономикой. Ведущие страны — Китай, Тайвань, Южная Корея, Япония. Следом мог бы быть ЕС, но нормативная база ограничивает применение этого вещества.
Разделяют два сектора BrH чистотой 5 девяток и 6 девяток.
Патентный аспект
На портале Google.Patents указано свыше 100 000 документов на октябрь 2024 по hydrogen bromine semiconductor. Среди патентообладателей ТОП-3 лидеров составили:
Semiconductor Energy Lab (株式会社半導体エネルギー研究所) — 6,9%;
Fujifilm Corporation (富士フイルム株式会社) — 4,5%;
TSMC (台灣積體電路製造股份有限公司) — 4,3%.
На первом месте расположилась японская Semiconductor Energy Laboratory Co. Ее основателю и патентному королю Страны Восходящего Солнца Ямадзаки Сюмпэю мы уже посвятили отдельный материал на Хабре. На втором месте — также японская Fujifilm. Замыкает тройку тайваньский полупроводниковый гигант TSMC.
Популярные темы патентов в рамках международной патентной классификации выглядят так:
полупроводниковые приборы H01L — 56%;
органические электрические твердотельные устройства H10K — 24,6%;
сокращение выбросов парниковых газов Y02E — 20,3%;
высокомолекулярные соединения, получаемые иначе, чем реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей C08G — 19,1%;
гетероциклические соединения C07D — 13,2%;
композиции высокомолекулярных соединений C08L — 12,2%;
материалы, не отнесенные к другим подклассам C09K — 10.8%;
фотомеханическое изготовление рельефных (текстурированных) поверхностей или поверхностей с рисунком, например для печати, для изготовления полупроводниковых приборов G03F — 10%;
использование неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов для композиций на основе высокомолекулярных соединений C08K — 8,1%.
Видно, что лидирует раздел полупроводниковых приборов, опережая органический синтез.
А что же в России?
В базе ФИПС на «бром полупроводник» всего 10 документов, но по электрическому разделу «Н» 5 ед. Они посвящены архаичному способу травления полупроводниковых твёрдых тел с помощью элементарного брома, например в растворе, содержащем 6-10 об.% брома и 90-94 об.% метилового (патент №2279154). Институт физики полупроводников СО РАН совместно с Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН запатентовал Способ консервации твердотельной поверхности и консервирующее твердотельную поверхность покрытие (патент №2341848).
Это, собственно, все наиболее интересные патенты из России.
Патентов РФ на полезные модели по нашей тематике нет. Программ для ЭВМ, баз данных и топологий интегральной схемы также нет.
В базе ЕГИСУ НИОКТР на «бром полупроводник» 6 документов, все по оптоэлекторнике, например НИР «Функциональные оптоэлектронные кристаллические материалы и волновые процессы в микро-наноразмерных структурах» (2022-2024 гг.), которая выполняется за грант от Минобрнауки в 58 млн руб. НИИ полупроводниковых приборов им. А. В. Ржанова СО РАН. Особое внимание уделено таким эффектам, как отрицательное термическое расширение, оптическая нелинейность второго порядка, высокое двулучепреломление и специфическая зонная структура.
Заключение
В России, по крайней мере с 1980-х годов, велись ограниченные научно-исследовательские работы по брому в электронике. Судя по открытым источникам, НИИ полупроводниковых приборов им. А. В. Ржанова СО РАН является ведущим центром по бромовой проблематике в области электроники.
Патентов практически нет. Это резко контрастирует с мировым опытом, в частности с патентами из Японии и Тайваня.
Зловонное вещество (именно так можно дословно перевести название элемента на русский) никак не зашло в российскую микроэлектронику, увы, чего не скажешь про разработки азиатских корпораций.
Больше контента о сфере интеллектуальной собственности в нашем Telegram-канале