Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Значительный практический интерес представляет осаждение стехиометрическнх пленок ТЮ, вследствие их высокого показателя преломления. Однако ТЮз очень легко теряе~ кислород, н обычно получаются пестихиометрнческие пленки, которые интенсивно окрашены и имеют полупроаодниконую проводимость. Путем импульсного электронно-лучевого испарения, с длительностью импульса 0,5 с, Рейчелт получил диэлектрические пленки Т!Оз, стехиометрнческой состав которых не нарушался с точностью 10-". С помощью этого метода сведено к минимуму разложение испаряемого вещества вблизи фокальнай точки, поскольку эти области быстро нагреваются до температур, при которых давление паров низших окислов достаточно велико, чтобы происходило согласованное испарение. Эта же техника была использована для получения пленок 5!Оз [!69).

Карно с сотрудниками [173! методом непосредственного нагрева элснтронным лучом получал пленки Н!О,, ХгОз и Та,О, с хорошим диэ. лектрнческими свойствамн. Для того, чтобы избежать восстановления окислов углеводородами остаточных газов, используют безмэсляпую откачку установок. Кокс с сотрудниками [174) получил непосредственное испарение 5!Оз, А1,0з и ТЬО, с помощью электронной пушки. Следует отметить, что большиство окислов для паров воды в остаточных газах являются очень активными геттерами, н присутствие в осажденных пленках конденсированной воды приводит к изменению плотности, механического напряжения и оптических свойств пленок [175). Плискин [176) сообщил, что полУчснпые с помощью элсктРонной пУшки пленки 510з облаДали высокой химической активностью вследствие механического напряжения и пористости.

Эти плеяки содержали также 5!зОз и хорошо сорбировалн воду. Наконец, было замечено, что полученйыс электронной бомбардировкой пленки А),Оз были заряжены [177). Суммируя вышесказанное, следует отметить, что рнд неорганнческия соединений, включая большинство галоидов, полупроводниковые А и В соединения и некоторые важные окислы, могут быть испаряемы нв и! 6. Испаренве соедннепнй, сплавов н снесем посредственно.

Кннетнка испарения нх в большинстве случаев является сложной н включает в себя процессы днссоннацнн нлн ассоцнацнн, в результате которых пар нспаряемого вещества состоят нз молекул различных видов, Эта следует учитывать прк выводе скорости испарения по массе нз данных по давлению пара. На рнс. 31 прнведены известные к настоящему УР ф Фф РРР УРО ВОР РОО УОРО ЩР ФОРО 2РРР ГОРО Тенпералгрргт, О Рис. Зь зависимость Равновесного давлении аарон неорганнееснн* соединение от теммературыг — — давление аад ооверхностью твердых тел; — — — — давление сад нонерхасстыо жидностеа; .....

— температура плавлении. времени данные по давленню нара для неорганнческнх соеднненнй. Крнвые представляют полные давления, включая парцяальные давления различных видов молекул в пропорциях, соответствующнх стехнометрнческому составу. Вследствие больших зкспернментальных трудностей установления нстннного равновесия системы пар — твердое тело прн высокнх температурах точность зтнх данных обычно оказывается невысояой. Кроме того, температуры, необходимые для свободного нспарення, часто бывают Гл. 1, Вакуумное испарения выше тех, которые следуют из кривых, поскольку испарение затрудиеяо, что следует из значений аэ < 1.

Дополиительиые данине по давлению паров в области давлений от 1 до 760 мм рт. ст. для миогих неорганических соединений собраны Сталлом [!78). 4) Испарение с разложением. Большое число соедицеиий испаряется несогласоваиио, т. е. при повышеяиых температурах летучесть их составляющих отличаетсв столь сильно, что химический состав пара и, следовательно, пленки ие совпадает с химическим составом испаряемого вещества. Простейшей реакцией разложения является АВ (твердая фаза) = А (твердая фазе) + г/з Вз (газообразная фаза), где металл А образует отдельную фазу. В этом случае свободиая энергия процесса разложения Лкб определяется химическими потенциалами обеик твердых фзз при нормальных условиях и зависит только от температуры. Следовательно, давление при рззложеиии можво представить в виде г/з !6. 10'Р~ *~ — бл Бе (Г) (4,575Г, где р* выражено в Па.

Свободная энергия разложения Ьлб (7) идентична свободной энергии образования соединений А В из элементов (с прогивоположиым зиаком). Следоватеьио, давление при разложейии может быть рассчитано из данных по свободной энергии образозаиия, которые табулированы различными авторами для наиболее известных соединений [6, 159, 179, 180). Кинетнка реакций разложения была исследоваиа Рикертом [18!) для Айз3, Айз5е и Сц!, которые использовались как модельные вещества. Процессу испарения предшествует образование молекул Вз в адсорбироваииом состоянии, атомы же металла диффунднруют и образуют зародыши и кристаллиты. Для большинства боридов [182), карбидов и нятрвдов металлов [15!) наблюдается аналогичный механизм.

Было замечено, что несогласованное испарение включает также процесс образования иизшия карбидов (ФС 'гтзС) или нвтрндов (СгМ СгзЩ. Во всех этих случаях аленка либо не образуется вообще, либо ее состав существеиио отличается от состава исходного материала. Среди веществ такого тииа исключекие составляет почти согласованное испарение Т!С, ЕгС [183) и А!г( [86). Сре, ди окислов следует отметить СгзОз и РезОз, которые переходят в низшие окислы с малой летучестью.

Попытки осаждения пленок этих соедивевий были предприняты Холлендом [153). При испареиии из вольфрамовых лодочек осаждаются пленки низших окислов неопределенного состава. В случае РезОз испаряемое вещество разлагается на смесь РеэОе и металлическое железо, тогда как в случае СгзОз образуются пленки с недостаточным количеством кислорода, несмотря иа то, что существуют летучие окислы [15Ц, В общем случае пленки низших окйслов и с недостатком кислорода могут быть нагревом на воздухе превращены в пленки высших окнш лов. Однако необходимые для этого температуры часто оказываются слишком высоккми для подложки или при таких темяерзтурах происходит реакция, в результате которой появляются большие напряжения, пористость или уменьшается адгезия пленок. Поэтому для этих веществ более прщпочтительиыми являются другие методы испарения, такие как реви.

тивное испарение, реактивное распыление или высокочастотиое распы. ление. Другим важиым семейством ве!цеств, испарению которых предшествует разложение, являются А — В соединения. Диаграммы зависимостб 1Н ч состава этих соединений от давления я температуры собраны и рассмот: ревы Вейсером [184). Освовным видом разложения соединеиий является 160 6. Испарение соединений, сплавов и смесей АВ(твердая фаза) = А(жидкаяфзза)+ В„(газаобразнаяф за) (64) 1 и где л = 2 или 4, Для относительно летучих веществ Ч группы (Р, Аз и ЗЬ) давления 1О-з мм рт. ст.

достигаются при температурах от 700 да 900'С. В этом диапазоне температур металлы 1П группы А1, Оа и 1п находятся в расплавленном состоянии, но величины давления ид паров на несколько порядков меньше, чем для элементов Ч группы. Следовательно, пары этих веществ содержат преимущественно молекулы Ва и не содержат атомов металлов или, в случае соединений индия, содержат их в количестве, недостаточном для полученяя пленок со стехиометрическнм составом [151). Непосредственное испарение А п1 — ВУ соединений усложняется также вследствие того, что испаряемое вещество АВ в твердой фазе и элемент А в жидкой образуют твердые или жидкие растворы.

Следовательно, свободная энергия реакции разложения см. уравнение(64) будет зависеть также ат концентрации составляющей В в исходном веществе н меняться в процессе кинетики разложения. В соответствии с этим давление паров составляющей В может быть выведено только тогда, когда свободная энергия будет представлена в виде функции от температуры н активности ая в полученном растворе 1 18 10" Рв = Ла 0 (Т, ав)/4 5757 ~Ч а где рн выражено в Па.

Характеристики

Список файлов книги