Закономерности осаждения слоёв диоксида титана из газовой фазы, содержащей тетраизопропилат титана

• Автор: Барышникова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ СЛОЁВ ДИОКСИДА ТИТАНА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТЕТРАИЗОПРОПИЛАТ ТИТАНА, ПРИ
ПОНИЖЕННОМ ДАВЛЕНИИ
4.1.Кинетические закономерности осаждения слоев диоксида титана в системе ТИПТ-02-Аг
4.2.Влияние параметров осаждения на состав и поверхностную морфологию слоев диоксида титана, полученных в системе ТИПТ-02-Аг
4.3.Кинетические закономерности осаждения слоев диоксида титана в системе ТИПТ-Ог-Оз-Аг
4.4.Влияние параметров осаждения на состав и поверхностную морфологию слоев диоксида титана, полученных в системе ТИПТ-02-03-Аг
ГЛАВА 5. СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЁВ ДИОКСИДА ТИТАНА
5.1.Оптические свойства тонких слоев диоксида титана
5.2.Фотокаталитическая активность тонких слоев диоксида титана
5.3.Биосовместимость тонких слоев диоксида титана
5.4.Газочувствительные свойства тонких слоев диоксида титана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Методика градуировки испарителя тетраизопропилата титана
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Методика градуировки озонатора
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика расчёта показателя поглощения слоев диоксида титана в области края фундаментального поглощения
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Методика градуировки испарителя этилового спирта

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЁВ ДИОКСИДА ТИТАНА
1.1.Основные свойства и области применения слоев диоксида титана
1.2.Методы получения слоев диоксида титана
1.3 .Химическое осаждение из газовой фазы слоев диоксида титана
1.4.Выводы из аналитического обзора литературы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЁВ ДИОКСИДА ТИТАНА И ИХ СВОЙСТВ
2.1.Характеристика использованных реагентов и методика подготовки подложек
2.2.Экспериментальная установка и методика осаждения тонких слоев
диоксида титана
2.3.Определение массовой скорости осаждения слоев диоксида титана..
2.4.Методы исследования состава и поверхностной морфологии
2.5.Методы исследования свойств слоев диоксида титана
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ ТЕТРАИЗОПРОПИЛАТ ТИТАНА В ОСАЖДЕНИИ СЛОЁВ ДИОКСИДА ТИТАНА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ
3.1.Осаждение слоев диоксида титана в системе ТИПТ-02-03-Аг
3.2.Влияние парциального давления паров воды на скорость осаждения слоев диоксида титана в системе ТИПТ-02-Аг
3.3.Осаждение слоев диоксида титана в системе ТИПТ-02-03-Н20-Аг
3.4.Влияние рабочего давления на однородность слоев диоксида титана по толщине

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы и степень ей разработанности. Слои диоксида титана привлекают пристальное внимание исследователей благодаря комплексу физько химических свойств, обуславливающему их широкое применение в различных областях техники. В настоящее время диоксид титана востребован в системах фотокаталитической очистки воды и воздуха, при создании гидрофильных, самоочищающихся и биосовместимых покрытий, причем наибольший практический интерес представляют слои, содержащие кристаллическую фазу. Широкое применение в микроэлектронике тонкие слои ТЮ2 находят для изготовления антиотражающих покрытий, диэлектрических зеркал и светофильтров, а также в качестве активного элемента газовых сенсоров.
Среди различных методов получения таких слоев химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ) является самым привлекательным благодаря возможности нанесения конформных покрытий на подложки сложной формы. Тетраизопропилат титана (ТИПТ) представляет большой интерес как титансодержащий реагент для использования в процессах ХОГФ диоксида титана. В отличие от галогенидов, продукты его реакций не вызывают коррозии материалов элементов технологической установки. По сравнению с р-дикетонатами и другими алкоксидами он обеспечивает осаждение слоев диоксида титана при более низких температурах. Как правило, процесс пиролиза ТИПТ сопровождается неконтролируемым легированием осаждаемых слоев углеродом, поэтому в реакционную систему вводят окислитель для уменьшения риска образования слоев с отклонениями состава от стехиометрического.
Результаты опубликованных работ по исследованию процесса осаждения слоев из газовой фазы в системе ТИПТ-02 указывают на возможность формирования покрытий, содержащих кристаллическую фазу, начиная с 280°С. Однако, несмотря на большое количество публикаций, процесс осаждения в этой системе изучен фрагментарно. Отсутствуют сведения об основных физикохимических закономерностях процесса осаждения, а также достоверная

Осаждение тонких пленок ТІО2 осуществлялось в вертикальном кварцевом реакторе с холодными стенками, схема которого показана на рисунке 2.2. Высота реактора составляла 330 мм, внутренний диаметр — 84 мм. Подложки размещались перпендикулярно потоку газов на резистивно нагреваемом пьедестале из нержавеющей стали диаметром 70 мм. Между верхним и нижним фланцами и торцами кварцевой трубки располагались уплотнения из вакуумной резины. Для герметизации реактора фланцы прижимались друг к другу с помощью 6 стяжек. В центре верхнего фланца находился ввод для паров ТИПТ с газом-носителем — аргоном. На расстоянии 33 мм от него располагался ввод для окислителей (кислород и озон) и аргона для разбавления газовой смеси. Подача паров реагента ТИПТ с газом носителем осуществлялась через устройство, имеющее вид душа с 8 отверстиями. Газы-окислители и аргон для разбавления вводились в объем над подложкодержателем через две мембраны. Схематично распределение газовых потоков вдоль сечения реактора показано на рисунке 2.3.
Г аз-носитель н г аз-разбавитель
реагент ТИПТ и окислители
Рисунок 2.2 - Внешний вид реактора Рисунок 2.3 - Распределение газовых
потоков вдоль сечения реактора
К насосу или
системе
утилизации
Ввод для реагента ТИПТ
Ввод для окислителей ТИПТ и газа-разбавителя
Мембраны
Подложкодержатель