1 / 20

Φυσικές διεργασίες παραγωγής λεπτών υμενίων και στρωματικών υλικών

Φυσικές διεργασίες παραγωγής λεπτών υμενίων και στρωματικών υλικών. Όνομα φοιτητή : Πάσχος Θεόδωρος Υπεύθυνη καθηγήτρια : κ.Παπαδημητρίου. Λεπτά υμένια (γενικά). Η τεχνολογία λεπτών υμενίων δημιουργήθηκε από την ανάγκη για νέα,προηγμένα υλικά και συστήματα με νέες ιδιότητες και συμπεριφορά

nirav
Download Presentation

Φυσικές διεργασίες παραγωγής λεπτών υμενίων και στρωματικών υλικών

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Φυσικές διεργασίες παραγωγής λεπτών υμενίων και στρωματικών υλικών Όνομα φοιτητή : Πάσχος Θεόδωρος Υπεύθυνηκαθηγήτρια:κ.Παπαδημητρίου

  2. Λεπτά υμένια (γενικά) Η τεχνολογία λεπτών υμενίων δημιουργήθηκε από την ανάγκη για νέα,προηγμένα υλικά και συστήματα με νέες ιδιότητες και συμπεριφορά Διαφορετικές ιδιότητες από τα στερεά Η ποιότητα γενικά των υμενίων εξαρτάται κυρίως από τους εξής παράγοντες: 1.Φυσική κατάσταση της επιφάνειας 2.Eλαχιστοποίηση της ενέργειας της επιφάνειας 3.Ενέργεια σύνδεσης ατόμου και υποστρώματος

  3. Εφαρμογές λεπτών υμενίων • Μεταλλουργία (προστασία από φαινόμενα διάβρωσης) • Μικροηλεκτρονική • Βιοϊατρική (βιοσυμβατές, αντι-μικροβιακές επικαλύψεις) • Οπτική (ανακλαστικές και αντι-ανακλαστικές επικαλύψεις, απορροφητικές επικαλύψεις κτλ.) • Φωτοβολταϊκά • Βιομηχανία τροφίμων (συσκευασία) • Διακοσμητική

  4. Σύγχρονες συσκευές παραγωγής λεπτών υμενίων

  5. Μέθοδοι παρασκευής λεπτών υμενίων Συμβατικές τεχνικές εναπόθεσης: • Εξάχνωση (PVD,CVD,EBE,IBE,LPD) • Ηλεκτροεναπόθεση (ECD) • Ψεκασμός πλάσματος(plasma spraying) Επιταξιακές τεχνικές εναπόθεσης: • Επιταξία μοριακής δέσμης (ΜΒΕ) • Επιταξία μεταλλοργανικών ατμών (MOVPE)

  6. Συμβατικές τεχνικέςPVD Υπάρχουν τρεις φυσικές διαδικασίες εναπόθεσης ατμού: • Θερμική εξάχνωση • Ιοντική εναπόθεση • Επιμετάλλωση Κοινά χαρακτηριστικά των τριών μεθόδων: • Το υλικό από το οποίο θα προκύψει το λεπτό υμένιο βρίσκεται σε στερεά κατάσταση στο κενό • Εξάχνωση του υλικού • Χαμηλή πίεση ατμών κατά την εναπόθεση

  7. Συμβατικές τεχνικέςΠαραλλαγές της βασικής τεχνολογίας απόθεσης ατμού • Επιλογή ενός στόχου(thin films,coatings) • Επιλογή διαφορετικών στόχων(multilayered structures) • Επιλογή φέροντος αερίου(carrier gas)

  8. Συμβατικές τεχνικές θερμική εξάχνωση • Κατευθυντήρια δύναμη είναι η θερμότητα • Εξάχνωση ινών

  9. Συμβατικές τεχνικές Ιοντική εναπόθεση

  10. Συμβατικές τεχνικές Επιμετάλλωση (ion plating) • Πηγή ιόντων • Κινητική ενέργεια των ιόντων

  11. Επιταξιακές τεχνικές • Παράδειγμα EΒΕ • Work-accelerated gun • Self-accelerated gun • Συμπέρασμα: Οι επιταξιακές είναι ελεγχόμενες διαδικασίες

  12. Επιταξιακές τεχνικές Τρόποι ανάπτυξης(Growth modes) • Growth process • Growth parameters • Layer thickness • Strained layers

  13. Εξαρτάται από θερμοδυναμικούς παράγοντες Φυσική Επιφανειών δ=-σβ + σα+ σι Όπου: σβ=ενέργεια επιφάνειας υποστρώματος σα =ενέργεια επιφάνειας επιστρώματος σι=ενέργεια διεπιφάνειας Για δ<0 2-D ανάπτυξη Για δ>=0 3-D ανάπτυξη σα>σβ Volmer-Weber σα<σβ Frank van der Merve Stranski - Krastanov Επιταξιακές τεχνικές Ποια μέθοδος επιλέγεται;

  14. Επιταξιακές τεχνικές Παραδείγματα • Ανάπτυξη σε υπόστρωμα πυριτίου • Ανάπτυξη VW (κατά νησίδες) • Ανάπτυξη με διακλάδωση • Συμπαγής ανάπτυξη

  15. Επιταξιακές τεχνικές • ZnSe /(Zn,Cd)Se Βέλτιστη επίστρωση με επιλογή κατάλληλου υποστρώματος • Συμβατότητα υποστρώματος-επιστρώματος: ίδια κρυσταλλική δομή, ίδια σταθερά πλέγματος, ίδιες ηλεκτρονικές, θερμικές και μηχανικές ιδιότητες Εναλλακτική λύση είναι το GaAs ως υπόστρωμα

  16. Επιταξιακές τεχνικές Ιδιότητες των ZeSe και GaAs

  17. Επιταξιακές τεχνικές • ZnSe /(Zn,Cd)Se Βέλτιστη επίστρωση με επιλογή κατάλληλων συνθηκών ανάπτυξης • Αρχικό κενό (10^-12 mbar) • Θερμοκρασία υποστρώματος / επιστρώματος(310 °C) • Γωνία πρόσπτωσης των ατόμων

  18. Μέθοδοι ελέγχου ποιότητας λεπτών υμενίων • Δομικός χαρακτηρισμός (ΧRD,SEM) • Οπτικός χαρακτηρισμός (Raman/IR, PR/PL, Ellipsometry) • Ηλεκτρικός χαρακτηρισμός (I-V,C-V,Hall condactivity) • Μέτρηση πάχους (crystal monitor detector,ellipsometry)

  19. ΕΒΕΕργαστήριο Παρασκευής ΥλικώνΤομέα Φυσικής ΕΜΠ

  20. Βιβλιογραφία • Handbook of deposition technologies for films and coatings(Rointan F. Bunshah) • Handbook of chemical vapor depositon(Hugh O. Pierson) • Thermal analysis of materials(Robert F.Speyer) • Science and engineering of materials (Donald R. Askeland) • The dynamics of thin film growth:A modeling study (M.A. Gallivan, R.M. Murray, D.G. Goodwin) • Internet(Wikipedia)

More Related