Vytváření vrstev • galvanicky • chemicky • plazmatem • ve vakuu Vrstvy ve vakuu • povlaková ní • MBE • měření tloušťky vrstvy během depozice Vakuová fyzika 2 1/39 Velmi stručná historie (více na www.svc.org) • 1857 - Faraday, obloukové vypařování • 1884 - Edison - patent na termální a obloukovou depozici tenkých vrstev z pevných látek • 1907 - Pirany - patent na E-beam tavení • 1912 - vypařování z kelímku • 1940 - E-beam naparování, magnetron • 1945 - opticky filtr s multivrstvou • 1947 - AI vrstva na zrcadlo o průměru 5 m pro dalekohled • 1981 - PVD - tvrdé vrstvy na nástroje • 1998 - DLC - vrstva na žiletkách, komerční výroba Povlaková n CVD - chemical vapor deposition PVD - physical vapor deposition • naparování • elektronové dělo • naprašování • laserová depozice PACVD - plasma assisted CVD • za atmosférického tlaku • za nízkého tlaku • plasmová depozice • laserová depozice Naparování - vypaření materiálu zahřátím vysokou teplotu lodička z těžko tavitelného materiálu zahřátí průchodem el. proudu velmi jednoduchá aparatura nehodí se pro všechny materiály J.Šavel: Elektrotechnologie, BEN, Praha 2005 □ Vakuová fyzika 2 5/39 cívka s drátem ^chlazení a) výparník b) násypka dopravníkový pás šnek c) d) J.Šavel: Elektrotechnologie, BEN, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 6/39 W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 7/39 W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 8/39 \uw\v\ I II 11 III Si0i(U'l05cm) Al f* /.* I0'*cm) Cr (*3' íQ~6cm) Sklo W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 9/39 Elektronové dělo Vakuová fyzika 2 10 / 39 Naprašování ft t Ar V kathode anode J.Šavel: Elektrotechnologie, BEN, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 11 / 39 + a; katoda (terč) materiál terče podložka anoda atom Ar b) J.Šavel: Elektrotechnologie, BEN, Praha 2005 Vakuová fyzika 2 12 / 39 W. Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Vakuová fyzika 2 13 / 39 Nízkonapěťový oblouk www.shm-cz.cz Vakuová fyzika 2 < □ ► 14 / 39 Magnetron http : I/www.stoner.leeds.ac.uk/Research/TutSputterinq Vakuová fyzika 2 15 / 39 PLD - pulse laser deposition Plasma plume http : //en.wikipedia.org/wiki/File : Configuratiori-PLD.png Vakuová fyzika 2 16 / 39 PACVD - plasma assisted CVD Rozdělení podle napájení: • DC power • LF power • RF power • CCP - kapacitně vázané plazma • ICP - induktivně vázané plazma • microwave power PACVD BLOCKING CAFWCITOR TARGET ION SHEATH SUBSTRATE SUPPORT MATCHING NETWORK i_____; ;______i VACUUM .. CHAMBER BASEPLATE FORWARD REFLECTED POWER POWER -0—0— RADIO-FREQUENCY GENERATOR rf CABLE R.V.Stuart: Vacuum technology Thin Films and Sputtering, Academic Press 1983 Vakuová fyzika 2 18 / 39 Metoda MBE - Molecular Beam Epitaxy NOSIČ PODLOŽKY http : //odděleni, fzu.cz/povrchy/mbe/soubory/mbe/mbejmetoda.htm ohrev podíožky a motor kr*°Panef* 8 proměnnou rychlostí stínítko kvádru póJový podložky hmotnostní spektometr http : //odděleni, fzu.cz/povrchy/mbe/soubory/mbe/mbe-metoda.htm velké nároky na vakuum, tlak 10~10 hPa velká čistota vstupních materiálů kvantové tečky, supermřížky, periodický potenciál, speciální polovodičové prvky □ <3 Vakuová fyzika 2 - 1 4 = >■ 4 .= 30 / 39 Příklady využití tenkých vrstev výroba obrazovek výroba optických prvků sublimační a getrové vývěvy povlakování obráběcích nástrojů výroba CD, DVD, ... bariérová vrstva při výrobě plastových lahví Výroba obrazovek - CRT • nanášení AI na vnitřní stěnu skleněné baňky • naparování z W spirály • tlak < 5 x 10"7 hPa • čas na celý proces 10 minut Espe: Technológia hmot vákuovej techniky, SAV, Bratislava 1960 Hubble Space Telescope • výroba 1977-1979 • broušení 1979-1981 • průměr 2,4 m, celková hmotnost 11 t • přesnost broušení 30 nm • odrazné vrstvy - AI 76,2 nm, fluorid hořčíku - 25,4 n • vypustení - 24.4.1990, let STS 31 http : j/en.wikipedia.org/wiki/HubbleSpace-Telescope Sublimační a getrové vývěvy Sublimační vývěvy • opakované vytváření tenké vrstvy Ti • chemisorpce plynů • nečerpá chem. inertní plyny • iontově sublimační vývěvy Getrové vývěvy • aplikace u uzavřených systémů • Ba a jeho slitiny • chemisorpce plyny Povlakování obráběcích nástrojů www.shm-cz.cz * i—i ». > jSI >. ^ "B. k. ^ "B. k. Vakuová fyzika 2 35 / 39 htt p: //www. pfeif fer-vacu u m. net/ Vakuová fyzika 2 Bariérová vrstva při výrobě plastových lahví PET • transparentní bariérová vrstva SiOx • zlepšení vlastností plastů • zabránit pronikání plynů zejména O2 cl CO2 • PACVD - mikrovlnné plazma • kapacita ~ 10000 lahví za hodinu Povlakování je důležité pro • mikroelektroniku • automobilový průmysl • optické zařízení • medicínské aplikace • dekorace • solární panely • stavební průmysl Literatura R.V.Stuart: Vacuum Technology, thin films and sputtering, Academ press, 1983 L. Eckertova: Fyzika tenkých vrstev, SNTL, Praha, 1973 www.svc.org www.fzu.cz www.shm-cz.cz www. pfeif fer-vacu u m. net www.vakspol.cz en.wikipedia.org/wiki/main_page