Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 129
Текст из файла (страница 129)
Т., н кн. "Е!ес1гов1а(гс Ргори!в1оп", Е а и 8гл и1г, В. В., 51п Ь !!и 8ег, Е., 5 е11е и, Л, М., едв,, Асабегп!с Ргевв, Невг Уог(г, 1961, р. !95. !55. Н а ч г п в е К В,, Я, Арр!, Р)тув., 36, 1678 (1965). 156. Сото ав, Л., Соорег„С. В., Л. Арр1. РЬув., 87, 2820 (1966), 157. К у р б а т о в О. К., ЖТФ, 37, 18!4 (1967). Глина Б Осаждение тонких пленок химическими методами ДЭВИД 3 КЭМПБЕЛЛ СОДЕРЖАНИЕ 462 1.
Введение 2. Элентрохимнческое осажденне 471 471 472 472 4?2 473 473 б. Осаждеине из паровой фазы 480 6. Гндрофнльный метод 7. Анодирование 481 481 482 483 А. Введение Б, Метод формирования В. Режим роста н структура 461 А. Методы нанесения пленок из водных растворов 1) Общие сведения 2) Осаждение элементов 3) Анодное осаждение 4) Осаждение сплавов 5) Реакции замещения Б. Нанесение пленок вз безводных сред 3. Ионное осаждение 4.
Химические реакции восстановления (химическое осажденне) А. Некаталитические реакции Б. Каталитические реакции В. Каталнтические реакции в присутствии активаторов Г. Каталитические реакции в присутствии активаторов и сенсибклнзаторов . Д. Заключение А, Диспропорциоинроваине Б. Полнмернзацня В, Восстановление, окисление, нитрироваиие Г. Разложение Д.
Заключение 464 464 468 469 469 470 470 475 476 476 478 478 Гл. 5. Осажденне тонких пленок химическими методамв 6. Газовое анодирование $, Термическое выращивание А. Самопроизвольный рост пленок Б. Плазменное окисление 1О. Общее заключение о методах осаждения тонких пленок Список литературы 489 !. ВВЕЛЕНИЕ У исследователей, заинтересованных в использовании тояких пленок, имеется широкий выбор методов их изготовления. В общем случае, этя методы могут быть разбиты на два класса.
Один класс объединяет методы, основанные на физическом испарении илн распылении материала из источника, например термическое испарение или ионное распыление. В другом классе собраны методы, основанные на использовании химнческнк реакций. Сущность реакций в этом классе методов может быть различной: злектрическое разделение ионов, как например при электрохимическон осаждении и аноднроваиии, или использование тепловых эффектов, как например при осаждении нэ паровой фазы н термическом выращивании: в любом случае для окончательного формирования пленки необходимо обеспечить протекание определенных химических реакций. Химические методы осаждения пленок широко освепгены в литературе; в некоторых работах содержатся подробные сразнителъные сведения пв всем существующим химическим и физическим технологическим способам осаждения тонких пленок (! 3).
Отметим, что физические методы получения тонких пленок детально рассмотрены в других разделах настоящей книги. Целью настоящей главы является обзор различных химических методов, известных а настоящее время. В таблице ! перечислены все методы; в отдельных случаях трудно провести четкую границу между химическими и физическими методами. Некоторые из них включены в таблицу для полноты картины (иапример, ионное покрытие, близкое к осаждению при термическом испарении, реакции в плазме, сходные с ионным распылением, газовое анодирование, сходное с реактивным распылением). В табл. ! перечислены такхге ведущие авторы в области исследования данных методон и ссылки на их работы для последующего детального изучения, Некоторые из методов, приведеннмх в табл. 1, позволяют получать не только тонкие (менее 1О 000 А), но и толстые (более !О 000 А) пленки.
Однако для получения толстых пленок существуют специальные методы, объединенные в табл. 2. Иэ ннх только метод глазурования имеет чисто химический характер; рассмотрение их не входит в задачи данного раздела. В заключение необходимо отметить, что природа полученкых пленок, т. е. образозаняе зародышевых центров кристаллизации, квиетика роста, структура и свойства пленок подробно обсуждаются а последующих разделах этой книги, поэтому здесь на этом останавливаться нецелесообразно. 462 1. Введение Таблица ! ! Упоминаемые авторы к ссьглщг на нсточнмни Основной класс образования плеяок Метод Ионное распыление Химическое восстанов- ление Осаждеиие нз паровой фазы Реакции в плазмее Гидрофильный метод Образование пленок из материала под- лозкки Янг [!6[ Майлс, Смит [17[ Джексон [18! Эванс [2Щ Эвнттс [19) Лигенза [13[ Анодирование Газовое анодирование Термическое выращивание Реакция е плазмеэ е Реакции в плазме точно классифицировать трудно.
Их часто относят к ионному распыленики по существу жа онн. скорее, относятся к реанциям, происходящим в паровой фазе или при термическом выращивании, причем источником энергии, необхо. димой для возникновения эффекта химических превращений, являетсн электрический разряд Таблица 2 Упомянаемые авторы а ссылки ие источники Метод Плискин, Конрвл. [21), Дэвис [221, Зингер, Герман [23! Одуберт, Де Ммыщ [24[ Хаффадин, Томас [26[ Глазурованне Элтктрофорез Вжитаиие Шелкографмя Химические методы изготовления тонких пленок Образование пле- Электрохимнческое нои из антенной сре- осажденне ды Методы приготовления толстых пленок . Майлаццо [4[ Ловенхейм [5[ Бреннер [6[ Уэст [7[ Маттокс [81 Лоненхейм [5[ Горбунова, Ннкнфоро.
- [2[ Джойс [10[, Шефер [11[, Грегор [12[ Грегор [12[ Холт [14], [Щ Гл. б. Осаждение тонких пленок химическими методами 2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ [4 — 7] А. Методы нанесения пленок нз водных растворов 1) Общие сведения. Электрохимическое осажденне пленок как метод известно уже давно. По данному вопросу существует много фундаментальной литературы [4 — 6]. Аппаратура для проведения процесса в основном весьма проста и состоит из анода и катода, погруженных в соответствующий электролит. Металл осаждается на катоде, и соотношение между весом осажденного материала и параметрами процесса можно выразить с помощью первого н второго законов электролиза, которые гласят: 1. Вес осажденного материала пропорционален количеству электричества, прошедшему через раствор.
2. Вес материала, осажденного при прохождении через раствор одинакоэого количества электричества, пропорционален электрохимнческому эквиваленту Е. Выражая законы с помощью уравнений, можно записать, что вес материала, осаждаемого на единицу поверхности й!А, 6/А=У!Еа г см з, где Х вЂ” плотность тока; ! — время.
Это выражение включает еше одну величину, коэффициент эффективности тока а, представляющий собой отношение действительного количества осажденного материала к подсчитанному теоретически; а принимает значения в интервале от 0,5 до 1. Уравнение (!) легко записать таким образом, чтобы получить выражение для определения скорости осаждения. Если слой толщиной ! осаждается за время Г, скорость осаждения !Д выразится соотношением 1!1=)Еи)р см с-', (2) где в — плотность материала осаждаемой пленки.
Скорость осаждения может быть очень высокой при высокой плотности тока. Например, прн плотности тока ! мАгсмз скорость осаждения серебра составит 10 А/с; прн увеличении плотности тока до 1 А/смз скорость осаждения возрастает до 1 мкм/с. Пропорциональность между скоростью осаждения н плотностью тока сохраняется в том случае, если коэффициент а остается постоянным. Другнмн словами, в процессе осаждения не должно происходить вторичных реакций. Следует отметить, что для определения скорости осаждения на практике часто пользуются другимн единицами, Например, число ампер-часов, отнесенное к единице толщины н единице поверхности (в случае с серебром, приведенном выше, величина 1 мА/смз соответствует толщине о 25 мкм, осаждаемой в течение 6,! ч).
Из 70 металлических элементов только 33 можно с успехом попользовать для получения металлических покрытий, а из этих 33 элементов в промышленных целях применяются только 14, Для повышения здгезни пленок, совершенствования структуры, увеличения коэффициента эффективности тока и т, п. существуют различные способы. Большинство металлических элементов для получения покрытий использовать невозможно из-за возник.
новения побочных реакций (например, выделение водорода). Это видно из рассмотрения вольт-амперных характеристик раствора, из которого наносится покрытие. Для простых систем кривая выглядит так, как показано на рис. 1. Кривая )†(Г получена с помощью датчика, размещенного непо- 9. Электрохнмическое осаждение средственно у катода. Потенциал равновесия катода в растворе выражается отрезком 0 †! на оси напряжения. Отрицательное значение величины отрезка означает, что при напряжении, равном нулю, катод начинает растворяться в электролите (т.
е, корроднровать). Для различных металлов потенциал равновесия принимает значения от + 1,7 до — 1,66 В (табл. 3). Участок насыщения, показанный иа графике, означает, что при высоком напряжении на катоде ионы не могут поступать к катоду с достаточно высокой скоростью. Таблица 3 5(еталлнчеснне элементы, которые можно осаждать алектрохимнческим способом *) Ввлеит. вость Плоткоеть, г/емэ Злектрохимячеекий эквиввлеит Потеицивл*т) ревиовеоия, В Металл ') В соответствующих состевэх гальванических рестворов (13!. ') Для количественного выражения оотеицивле рэвиовесия часто оолээуются етеилвртиым оотеициелом электрода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
