осаждение пленок и покрытий на подложку (англ. film and coating deposition on a substrate) — способ получения непрерывных слоев материала в виде пленок или покрытий на холодной или подогретой поверхности подложки путем их осаждения из паров (газовой фазы), плазмы или коллоидного раствора.

Описание

Химическое осаждение (CVD) пленок из газовой фазы связано с высокотемпературными газовыми реакциями хлоридов металлов в атмосфере водорода и азота или водорода и углеводородов. Температурный интервал осаждения CVD-пленок 1200—1400 K. Использование лазерного излучения снижает температуру осаждении до 600—900 K, что способствует образованию наноструктурированных пленок. 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) пленок из газовой фазы реализуется в вакуумных камерах при давлении 10–2—10–3 Па путем 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 пленки, размеры кристаллитов в ней регулируются изменением давления газа и параметров электродугового разряда.

Осаждение на подложку пленок из коллоидных растворов включает в себя подготовку раствора, осаждение, сушку и отжиг. Методом осаждения наночастиц оксидов и халькогенидов получают полупроводниковые пленки ZnO, SnO2, TiO2, CdS, PbS. Наноструктурированные пленки, содержащие наночастицы разных полупроводниковых веществ, получают методом соосаждения.

Импульсное электроосаждение наноструктурированных покрытий и пленок из металлов осуществляется электролизом раствора, содержащего ионы осаждаемого элемента. Между слоем осажденного металла на подложке и электродом, погруженным в раствор, создается изменяемая во времени (пульсирующая) разность потенциалов. Размер зерен и химический состав пленки можно регулировать изменением параметров импульсного режима, органическими добавками в раствор, температурой раствора и подложки.

Автор

  • Гусев Александр Иванович

Источник

  1. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М.: Наука-Физматлит, 2007. — 416 с.

Напишите нам