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Scienze e tecnologie dei materiali - processo MOCVD

Appunti di Scienze e tecnologie dei materiali per l’esame del professor Lovergine. Gli argomenti trattati sono i seguenti: il processo MOCVD, la pirolisi (dissociazione
termica) dei reagenti, le altre tecniche di deposizione avanzata, gli spessori degli strati depositati.

Esame di Scienze e tecnologie dei materiali docente Prof. N. Lovergine

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Il processo MOCVD

Con MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition), ovvero deposizione da fase

vapore

mediante metallorganici, si indica la tecnologia di crescita epitassiale da fase vapore

con l’uso di

reagenti liquidi (precursori) metallo organici, anche se in alcuni casi i reagenti

impiegati per specie come

arsenico e fosforo possono essere costituiti dai loro idruri (es. Arsina, AsH3, Fosfina,

PH3, ecc.).

Il processo di deposizione consiste in un passaggio di fase da vapore (stato

disordinato) a solido

cristallino (stato ordinato). La reazione avviene in una camera di crescita in opportune

condizioni di

flusso gassoso di reagenti, e a pressione e temperatura costanti. Si tratta di un

processo fuori

dall’equilibrio termodinamico, in cui il sistema tende a depositare le specie reagenti in

eccesso in

fase vapore (supersaturazione), per riportarsi verso la condizione di equilibrio.

Il trasporto ed il controllo dei reagenti metallorganici (normalmente liquidi alle

temperature di

lavoro) è realizzato facendo gorgogliare al loro interno un gas, solitamente H2, il quale

viene

saturato dai vapori del precursore ed inviato in quantità controllata in camera di

crescita.

Nella camera, l’elevata temperatura, dell’ordine di 500-700°C, innesca la pirolisi

(dissociazione

termica) dei reagenti, rendendo così disponibili le specie atomiche che si intende

depositare. Le velocità di crescita sono tipicamente dell’ordine di 1 µ/h e i moderni

reattori MOVPE per uso

industriale consentono di depositare contemporaneamente, in un unico processo, fino

a 6 substrati

da 2” o 5 substrati da 3” nei reattori a sistema planetario per uso industriale, con

evidenti vantaggi

in termini di economia di produzione.

Inoltre vi è ottima versatilità riguardo alla scelta dei precursori, e non è necessario

operare in regime

di ultra alto vuoto, con ulteriori vantaggi intermini di manutenzione e costi.

E’ opportuno tenere presente che, allo stato dell’arte attuale, i materiali cresciuti con

la tecnologia

MOVPE sono caratterizzati da qualità strutturali e di purezza non inferiori a quelli

ottenuti tramite

altre tecniche di deposizione avanzata, quali l’epitassia da fascio molecolare (MBE).

Un limite della tecnologia MOVPE sta però nella pericolosità dei precursori

metallorganici e degli idruri, che richiedono opportuni sistemi di sicurezza e di allarme.

Oggi sono anche disponibili delle tecniche per il monitoraggio in-situ ed in tempo

reale del


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria dei materiali
SSD:
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher rmucciato di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Scienze e tecnologie dei materiali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Salento - Unisalento o del prof Lovergine Nicola.

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