Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 23
Текст из файла (страница 23)
По этой причине состав паров и, следовательно, состав конденсата будет отличаться от состава исходного материала в нспарителе. В принципе такое изменение состава при переходе в газообразное состояние может быть предсказано из термодинамики. В действительности, однако, для количественнога описания сложных процессов, происходящих при испаренйи, обычно бывает недостаточно основных термохимических данных. Па втой причине для определения экспериментальных условий, необходимых для соз. дания пленок желаемого состава, более надежно йользоваться информацией, полученной из опыта.
Так как непосредственное вспаренне в этих случаях не приводит к желаемому результату, были рвзработаны спе. циальные методы, такие как: реактивное испарение, испарение из двух источников и метод вспышки. Зги методы позволяют контролировать состав пара безотносительно к различию в летучести его составляющих; эти методы являются единственными для приготовления некоторых пленок, представляющих значительный практический интерес. А. Механизм испарения соединений При испарении металлов основным видом частиц в газовой фазе являются одиночные атомы металла и лишь небольшую часть (обычно меньше 0,1эй) составляют двухатомные молекулы. Как следует из табл.
4, существует несколько элементов (С, 8, Бе, Те, Р, Аз, 85), пары которых состоят из многоатомных молекул. При испарении соединений переход в газо. образное состояние обычно сопровождается изменением вида молекулы. Это было установлено масс-спектрометрическими исследованиями сос~ава пара соединений, нагретых в вакууме [!5!). Было доказано, что испа- Гл.
1. Вакуумное испарение ренне соединений обычно сопровождается диссоциацией илн ассоциа. цией вли обонмн процессами одновременно. Ассоциация не влияет на стехиометрическое соотношение составляющих, тогда как днссоцнация обычно сильно влияет на него, что особенно проявляется, если один из продуктов днссоцизции является нелетучим. Последний случай соответствует термическому раэпожению и исключает везир)нность применения непосред. ствениого испарения. Таким образом, осаждение пленок соединений из однаго нспарителя возможно только в том случае, если вещество переходит в газообразное состояние в виде неразложенных молекул или если продукты разложенйя обладают одинаковой летучестью. Если это условие выполняется, то говорят о согласованном испареини. В табл.
1О приведены некоторые сведення о ряде соедннений, которые могут быть испарены непо. средственно н представляют практический интерес. различные иехзнизмы нспарення будут рассмотрены далее. 1) Испарение без днссоциацин. Простейший переход соединения АВ в газовую фазу описывается следующим уравнением: А В (твердая или жидкая фаза) АВ (газообразная фаза). Как и в случае испарения элементов, свободная энергия испарения, связанная с этим процессом, является функцией толька температуры и, следовательно, выражается через величину Л О' (Т) при нормальных условиях, По аналогии с уравнением (16) величина давления паров может быть выведена из уравнения б, Оз(т) 4,575 Г где рлп измервется в Па.
Анализ данных по составу паров, приведенный в табл. 10, показывает, что лишь несколько соединений испаряются таким простейшим образом. В качестве примера можно привести 5!О и Мйгз, которые широко используются иа практике. Характер испарения В,Оз, Сара и большинства окислов двухвалентных элементов (5!О или аналоги ОеО н ЗпО) аналогичен.
Испарение некоторых из этих соедпиеннй сопровождается днссоциацней или ассоциацией, но степень этих процессов пре. небрежимо мала для большинства практических целей и почти не влияет на давление паров. Общая тенденция таковз, что диссоциация возрастает с увеличением температуры испарения н с уиеиьшением давления. В ка. честве примера можно привести диссоциацию $!О на 5! и О, при 1250' С. Известно, что большинство галогенидов металлов при переходе в газо. образное состояние дает полималекулярпые образования в соответствии с формулой: пАВ (твердая нли жидкая фаза)-А„В„ (газообразная фаза), где величина и обычно равна двум или трем. Процент двойных и тройных образований в парах хлоридов щелочных металлов достаточно велик, в частности, при низких температурах.
В случае МоОз и Тт'Оз эта тенден. цня н ассоциации выражена более сально, и тройные соединения в парах этих веществ составляют более 80%. Этот факт всегда следует учитывать, когда в уравнение (48) для определения скорости испарения по массе ве. щества подставляются значения давления пара н молекулярный вес. Следует отметить, что коэффициеяты испарения сс обычно бывают неизвестны, за исключением ссз для некоторых галогенидов щелочных металлов, для которых онн лежат между 0,1 н 1. Таблица 10 Непосредственное испарение неорганических соединений Температура, С, при ХОНГО Роа Р 1о в мм рт.
ст. Замечания относительно рабочих темиератур испарения, вещества испарителя и лругне свелення Молекулярный состав пар» (в порядке умеиьнеиня ионцеитрвггии! Сосни пение ТемпеРатура плавления, 'С Ок ислы А! яОв 1800[! 7, 152] А1,0,АЮ, А1вО, Ов,(АЮ)т 2030[154) Из Р1 и Мо прн 940— !370' С [15Ц !700)154[ ВвОа[15Ц ВО 450[154) 1540[17, 154! ВаО Ва, ВаО, ВавО, (ВаО)в, ВаяОв Ов [159) !925[154) Из % при 2070 — 2230' С [151~. Для нагрева до 2400— 2700 С используется длинцофокусиая элсктрошшя пушка. Не разлагается [152] Ве, О, (ВеО)п (и =.1трб) Ве вО ]15Ц 2530[154) 2230[154) ВеО ~ 817[154! ~ 1840[153) Иэ Р( [153] В(вОа -2050[17) 2600 [154) Са, СаО, О, Ов [15! ) СаО Из 6У, без разложения [! 53] СеО, СеОя[15Ц 1950[153) 1п, !пвО, Оа [151) 1пвОв 6.
Испарение соединений, сплавов н смесеА Из 6У и Мо при !850— 2250' С [159]. Для нагрева до 2200' С используется длнннофокусная электронная пушка. Не разлагает ч [!52]. Пленки А!тОа из % имеют небольшой дифицнт кислорода [153]. Прн диссоциации рот (1780'С)=1,5Х Х!О-'а мм рт. ст. [153) Иэ А1тОа-тигля при 1200— !500'С [159]. Из Р1-тигля с небольшим. разложением, роа (1540'С) 35 1О 'а мм рт. ст. [153] Материалы испарителя: ЕРОт,МО, %.
Два последних материала образуют летучие окислы, молнбдаты и вольфрвматы при 1900— 2!50'С [151 Из Р1 с небольшим разложением [153). Состав пара анализировался при !!00— 1450' С. При испарении из А(тОа-тигля при 1000— 1450'С молекул 1птО больше, чем молек л 1п [15Ц Тенпература, 'С, прн кото. роа р" -1о-э рт. ос Температура плавленая, ьоедп. пенне 1560[152) 2800[154) М80 Моов (МоОв!в, (Моов) „ и 45); 155, 159] 795(154) 510(Р55) Н!О ! 586] 153) р(1, Он, %0, 0 [151] 2090[153) 85 О 450[154) 656[154] .
Ыолавулярнма состав паре (в порядке умепьшевпя вонпеятрвпин! ма, мдо, о, о [15Ц Гл. 1. Вакуумное испарение Прадолигелие птбл. АО Замечания относительна рваачня температур нсиаренпя, вещества псоарнтеля н ярутне свелення Мо пли % прн 1840— 2000' С образуют летучие окислы, ыолнбдзты и эольфрвмэты [!5Ц. При нагревании до !9254С длиннофокусной электронной пушкой разложения нет [152).
Из А!еов при 1670'С [!59] Иэ Мо-печкп арп 500— 700'С пар з осноиноы со. стоит из (Мооа)в, Прн Т > >!000'С наблюдается разложение на Моов (твердое) +Ов (газооб). [155). Ров (730 С) 1,1 10 ~4 ыы рт ст. [!58). Иэ Р! при 530- 730' С [158] Из А!аов-тигля при 1300- 1440'С [!5Ц. Прн 1588'С сильно разлагаетсн ро * 4.!О ' ым рт. ст. [!53] При испарении нз Вт пеекодит и низкие окислы. ри использовании Р1.на[ еэателя разложенмя нет 153) йь Исверевие соедввеввй, свлввов в смесей кепке Мплекуляриый рядке умеривыВФя коицептрацяи) Температуре ллевлепкя. В Температура, 'С, пря кото. Рой Ре 1О в мм рФ. ет.
Прадолхение табл. 10 Замеаакпя относительна работки температур испареяяя, иеягестяа .испарителя и другие сеедеяия Саьдикеяке ~ Температуре. 'С, кри кото-' роя р' 10 з мм рт. ст. Молокуляриыа состав перл (ь по. рядке уменьшения ноииьктрааки» Темпера- тура плал- льикя, ьо УТОя Сульфиды, селеннды, теллуриды 15о0[168) [р=2аты» 820[160) 5 Сб 5 5 54 [! 51] 670[16 Ц 1750[168) !р - 100 атм) Сббе Бею Сд ЕгО, Оа 2700[154) 1830)168] 1000[!54[ (р = 150 атм) 1250[168) 660[162, 163] Гл.
1. Вакуумное испарение »Тродалзгекие табл. 10 Замьчлиия отиоситьльяо рабочих температур ксолрьиия, вещества кспьрктьлл и другие слелеикя При испарении из Та при 1730' С образуется летучая ТаО [!59]. При испарении из %' образуют плевки с де- $ ицитом кислорода [153) . гОт теряет кислород при нагреве электронным лучом [152! Из Мо-испарителя. Прн реакции с остаточными газами наблюлаются незначительные отклонения от сте. хнометрического состава пленок. Из Та-испарителя при 1050' С [167] Из Р!-печи при 740' С [!51].
Состав пленок имеет отклонения от стехиометрического [153).В качестве материала исиарителя используются; графит, Та, Мо, %, 5!От н %, покрытый А!тОь; испарение при 600 — 700 С [!67] Из А1,0л.тиглей [167) Температура, 'С. прн кото. Роа и*,= 1О р мм рт. ст. Соедп- пенне 675[15 !] 11!2[!54) РЬ5 РЬ5, РЬ, 5з (РЬ5),[15Ц 546[154] 550[153) 5Ьр5еа Галоиды 801[154) 670(17,154) НаС1, (ЫаС!)р (ЫаС!)а[151) ЫаС! 772)154) 635[17, 154] КС), (КС1)в) 15Ц КС) 455[154) 690[154) А8С) (АйС1)з [15Ц АйС! 1263[154] 1130[154) МОР (МОР,)м (М8Рр)а[15Ц 1418[154] 1300[154] Сарр, СаР[151) СаРр 678[154) 430[154) РЬС)а 6.
Испарение соединений, сплавов и смесей Молекулярный состав пара (в по- Темпера. Рядке уменьшения тура плав«онпентрапнн лени», 'с 5Ьа,(5Ь5с)м 611[!66] 5ЬМ 5Ь5е[151) 7)родолзсеиил табл. 70 Замечания относительно разочек температур испарения, вещества нспарнтеля я другие саедепня Из кварцевого тигля при 625 — 925' С [15Ц. Из Моиспарителя [153], Наиболее чистые пленки получаются при испарении из кварцевой печи при 700'С; лодочки из Ре или Мо реагируют с об. разованием летучих сульфидов [165) Из Мо-испарителей [!53) Из графита при 725'С [!5Ц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
