Film sottili

Film sottili

deposizione bidimensionale

(altezza del film di nm o μm)

Chemical Vapour Deposition (CVD)

• epitassia
• atomica-layer deposition
• evaporazione
• sputtering
• arco catodico

condensazione su substrato

Chemical Vapour Deposition

Step sequenziali fondamentali in ogni processo CVD:

• Trasporto convettivo e diffusivo dei reagenti dal gas inerte alla zona di reazione
• Reazione chimica in fase gassosa per produrre una nuova specie reattiva e una sottoprodotta
• Trasporto e diffusione di reagenti e sottoprodotti sulla superficie del substrato
• Trasformazione e diffusione delle molecole sulla superficie del substrato
• Reazioni eterogenee che sulla superficie che portano alla formazione di film
• Desorbimento e sei monoatomici o sottoprodotti derivati dalla superficie
• Trasporto convettivo e diffusivo di sottoprodotti attraverso la zona di reazione

Tipi di reazione:

• Pirolisi
• Ossidazione
• Formazione di composti
• Disproporzione
• Trasferimento reversibile

Tecnica al plasma ⇒ fluoro in vuoto

vapore del precursore ionizzato che reagisce con il substrato

Physical Vapour Deposition

Processi di deposizione atomici in cui il materiale solido è sciolto e vaporizzato

in atomi o molecole e trasportato in forma di vapore attraverso un ambiente in

vacuo o pressione parziale al substrato dove condensano

• evaporazione ⇒ relativamente caldi substrati bassa pressione di corrente al substrato
• sputtering ⇒ bombardamento di solidi negativi su un target potenziale elevato il differenza di densità del film alta tensione di campione immerso dalla corrente
• arco catodico ⇒ ionizzazione diretta del target

Ion plating = potenziale del substrato

IBAD = aumento della densificazione del coating

Application

• Turbine a gas

Sputtering = emissione del materiale dal target

Magnetron = 500 V

Diode = 1500 V

Accelerato verso il substrato

Perché le vuoto?

1. Ridurre le deflessioni
2. Ridurre la contaminazione

Maggiore/minore è la pressione di partenza

densità di plasma

γ ioni di 10⁹-10¹² specie cariche per cm³

plasma discharge γp 10¹⁰ a 10¹² al cm³

glow discharge γg 10⁷-10⁹

high density γh 10¹²-10¹⁴

arco catodico γc 10¹⁵-10²⁰

grado di ionizzazione de plasma

P_i=

n_e --> specie cariche

(n_e+n_n)

neutrine

(specie poco ionizzate)

Regole di accrescimento epitassiale atomico:

È facile guidare o accelerare sulla superficie di deposito solo i grani di opportuno orientamento.

Si ottengono depositi con aumento periodico di deposizione; minimizzare o deviare grazie a substrati.

Cono di distribuzione delle particelle sputterate

flange di interferenza --> per coating ottici

deposizione non uniforme con disomogeneità di spessore e densità

è necessario immagazzinare campione opaco evitando passaggio luce fiamme

per coating metallico si deve considerare le minimo di deposizione (hai braci)

Stadi di nucleazione

1. Singolo atomo impatta sulla superficie
2. Migrazione o riaggregazione
3. Collisione e combinazione dei singoli atomi
4. Nucleazione
5. Crescita del nuclei
6. Coalescenza
7. Canali
8. Buchi--> tipo difetto comune del PVD --> limitano se film sottile

incremento di temperatura di sub. e densificazione del coating aiuterà a ridurre buchi

Siti preferenziali di crescita:

• scalini
• grain boundary
• atomi sulla superficie
• atomi adsorbiti

favoriscono la formazione del coating

Balance Magnetron

Substratodensa di corrente

più potenti

Unbalanced Magnetron

Tipo 1

• più potenti

Le elmne di campo escono e stravano sulle per confimghre ie poasma

Unbalance magnetron classification

• Tempo magnetico
• di itatuo tra i magneti

hollow di circa metlico

Target ondanoico merydi

perche teaser oiconoca

H.P.I.M.S

impulso andata dime estremamente pastere ad alta tensione se ohonso elleposi slack

ricine che passimo rage piu preformante

clierente compliorino della camera ad oeposizone

• notivion sull'interno