Фізичні особливості тонких плівок.

М 2 1

Структура зразка з об’ємом.

Об’єм матеріалу несе всі регулярні властивості матеріалу, які обумовлені фіз.-хімією цієї речовини. Питомий опір об’єму позначаємо ро_в. Одиниця виміру Ом*м, тому «в» не пишемо.

Поверхня матеріалу (1). Поверхня містить наслідки обробки, як міняють структуру цієї частини, впроваджують домішки, забруднення і таке інше – це змінна частина властивостей, але принципова властивість – обірвані валентні зв’язки. Вихід зв’язків – це активні центри, адсорбції із зовнішнього середовища молекул, газів, тощо.

1 – ро_с - питомий поверхневій опір.

ро=ро_в

Зменшують товщину пластини, зменшується об’єм(стискуємо пластину).

ро_в=ро_с

Будь який квадрат на поверхні зразка з одного матеріалу з однієї товщини має однакові значення ро_с

­ро_с = Ом/кВ

Форма плівки визначається кількістю квадратів а у свою чергу кількість квадратів – це коєфізієнт форми Кф.

Фізико-хімічний процесс утворення тонкої плівки містить такі етапи:

• утворення потоку речовини майбутньої плівки.

• конденсація атомів чи молекул речовини на поверхні підкладки(на цьому етапі атоми чи молекули повинні знайти оптимальне місце зв’язку з атомами поверхні підкладки, при чому цей процес протікає 2 способами: 1 – миттєве падіння і закріплення, 2 –знаходження місця закріплення після міграції. Вибір одного із варіантів залежить від співвідношення теплової енергії атома і підкладки, E_a=kT_a, а на підкл. Якщо Тпідкл суттєво менше Та, атомі будуть миттєво адсорбуватись у місцях іх падіння, при цьому перевага буде у дефекті в підкладці, атоми будуть спонтанно збиратись переважно на дефектах, плівка буде мати велику щільність дефектів, 2-й варіан – Тпідкл суттєво більше Та, атом не буде адсорбувати, плівки не буде. Висновок – поверхня повинна мати температуру дещо менш енергії атома, при цьому атоми зможуть мігрувати по поверхні, дефекти не будуть грати переважну роль, плівка буде однорідною за своїми властивостями, мало дефектною, ).

Методи виготовлення тонких плівок

Існують такі основні методи:

1. Термовакуумний метод

Спрощена схема термовакуумної установки

1 – основа установки(металева плита)

2 – ковпак(скляний чи металевий)

3 – контакти випарювача

4 – випарювач

5. Матеріал, що випарюється(матеріал майбутньої плівки – на приклад алюміній, нікель, хром)

6. Підкладки(частіш за все це підкладки ГІС)

7. Кріплення підкладок

8. Нагрівач підкладок. Uпід – напруга нагрівача підкладки, Uр – напруга розпилення.

9. Відкачка повітря з під ковпака

Все відбувається у вакуумі, для цього система 9 створює тиск над ковпаком 10^-4ммНу.

Нагрівач розпилювача нагріває матеріал майбутньої плівки до температури розпилення Трозп. Це високі температури, біля 1,5 тис. градусів. Атоми цього матеріалу здобувають енергію. достатню для випарювання з поверхні об’єкту 5. Маючи таку енергію вони розповсюджуються у всі сторони, в тому числі в напрямку підкладок.

N~1/r² – всесвітній закон , можемо міняти відстань між джерелом атомів і підкладкою. Встановлюється певна температура підкладок, яка задає темп конденсації їх на поверхню підкладок. Товщина плівок пропорційна часу проведення процесу розпилення. Для створення плівки товщиною, менше 1/10 мкм час розпилення буде менш 1 хвилини.

Недоліки – необхідність створення вакууму, інакше атоми, що розпилюються будуть стикатись з молекулами повітря і самого розпилення і конденсації не буде, інакше кажучи наш об’єкт 5 згорить під ковпаком. Вакуум – це специфічне середовище.

2-1 недолік високі темпи конденсації і малоефективні можливості керування ним. Недостатня відтворюваність властивостей плівок.

Переваги: простота технології порівняно з іншими методами і висока виробничість, швидкість осадження

2. Іонно-плазмові методи