Осаждение плёнок и покрытий на подложку
Осаждение плёнок и покрытий на подложку (англ. film and coating deposition on a substrate) — способ получения непрерывных слоёв материала в виде плёнок или покрытий на холодной или подогретой поверхности подложки путём их осаждения из паров (газовой фазы), плазмы или коллоидного раствора.
Описание править
Химическое осаждение (CVD) плёнок из газовой фазы связано с высокотемпературными газовыми реакциями хлоридов металлов в атмосфере водорода и азота или водорода и углеводородов. Температурный интервал осаждения CVD-плёнок 1200—1400 K. Использование лазерного излучения снижает температуру осаждения до 600—900 K, что способствует образованию наноструктурированных плёнок. При осаждении из газовой фазы используются металлоорганические прекурсоры типа тетрадиметил(этил)амидов M[N(CH3)2]4 и M[N(C2H5)2]4, имеющие высокое давление пара; разложение прекурсора и активация газа-реагента (N2, NH3) производится с помощью электронного циклотронного резонанса.
Физическое осаждение (PVD) плёнок из газовой фазы реализуется в вакуумных камерах при давлении 10–2—10–3 Па путём конденсации на подложке паров материала, полученных нагревом, испарением или распылением мишени. Давление паров испаряемого материала составляет около 1 Па. В зависимости от способа воздействия на мишень различают катодное и магнетронное распыление, индукционное, лазерное и электронно-лучевое испарение. Основные параметры физического осаждения — температура подложки (температура конденсации), скорость конденсации, степень разрежения и способ испарения (распыления).
При осаждении из плазмы с использованием металлических катодов для поддержания дугового электрического разряда используются реактивные рабочие среды (смеси аргона с азотом или углеводородами при давлении ~0.1 Па); осаждение ведется на подложку, нагретую до 500—800 K; непрерывность и толщина плёнки, размеры кристаллитов в ней регулируются изменением давления газа и параметров электродугового разряда.
Осаждение на подложку плёнок из коллоидных растворов включает в себя подготовку раствора, осаждение, сушку и отжиг. Методом осаждения наночастиц оксидов и халькогенидов получают полупроводниковые плёнки ZnO, SnO2, TiO2, CdS, PbS. Наноструктурированные плёнки, содержащие наночастицы разных полупроводниковых веществ, получают методом соосаждения.
Импульсное электроосаждение наноструктурированных покрытий и плёнок из металлов осуществляется электролизом раствора, содержащего ионы осаждаемого элемента. Между слоем осаждённого металла на подложке и электродом, погружённым в раствор, создается изменяемая во времени (пульсирующая) разность потенциалов. Размер зёрен и химический состав плёнки можно регулировать изменением параметров импульсного режима, органическими добавками в раствор, температурой раствора и подложки.
См. также править
Источник править
- Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М.: Наука-Физматлит, 2007. — 416 с.