Получение неорганических покрытий пиролитическим разложением элементоорганических соединений

• Автор: Минкина, Валентина Григорьевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 161 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение .

1. Анализ опубликованных работ по вопросу термического

разложения кремнийорганических соединений с образованием диоксида кремния

1.1. Исследование процесса образования диоксида

кремния в разных газовых средах .

1.2. Влияние исходного соединения на режимы осаждения и физические характеристики диоксида кремния .

1.3. Низкотемпературные методы получения диоксида кремния

1.4. Математическое моделирование процесса термораспада ЭОС .

1.5. Выводы и задачи исследования .

2. Моделирование процесса осаждения диоксида кремния из

тетраэтоксисилана
2.1. Физикохимическая модель процесса термораспада тетраэтоксисилана .
2.2. Математическая модель процесса образования неорганических покрытий из парогазовой смеси
2.3. Граничные условия
2.4. Метод решения
2.5. Определение физичебких свойств многокомпонентной парогазовой смеси .
2.6. Анализ влияния константы скорости реакции термораспада тетраэтоксисилана на процесс осаждения диоксида кремния
3. Определение константы скорости термического разложения
элементоорганических соединений в открытой системе .
3.1. Импульсная проточная система для изучения макрокинетики термораспада ТЭОС
3.2. Влияние природы поверхности на скорость реакции термораспада этилферроцена .
3.3. Температурные зависимости константы скорости термораспада элементоорганических соединения в открытой системе .
4. Исследование процесса осаждения диоксида кремния в реакторе проточного типа .
4.1. Описание экспериментальной установки .
4.2. Влияние параметров процесса на скорость осаждения диоксида кремния .
4.3. Оценка плотности и структурной однородности диоксида кремния .
4.4. Сравнение результатов экспериментов по наращиванию диоксида кремния с теоретическим расчетом
5. Метод определения констант скоростей и механизма
термораспада ЭОС .
5.1. Определение кинетических констант термораспада
5.2. Определение механизма термораспада ЭОС .
Основные выводы .
Условные обозначения .
Литература


Слева от щели, прямо над ней в реакторе располагается кварцевая пластина, которая вместе с выдвижной лодочкой, скользящей по стенкам трубы, образует участок прямоугольного сечения размером 0 х х 8 мм. В реактор через узкую щель шириной 2 мм с большой скоростью поступает реакционная смесь. Линейная скорость потока возрастает в раз. Авторы делают вывод о том, что это дает возможность иметь на значительной длине реактора за щелью постоянную концентрацию паров тетраэтоксисилана. Увеличение расхода газа вызывает смещение и расширение зоны равномерного роста, а также возрастание максимальной толщины пленки, так как количество ТЭОС, поступающего в реактор в единицу времени, увеличивается. При расходе газаносителя 00 лч проводили исследования влияния температуры синтеза и температуры испарения ТЭОС на скорость осаждения слоев диоксида кремния на кремний и их свойства. Ухудшение свойств пленок при высоких температурах синтеза и испарения тетраэтоксисилана, по утверждению авторов, связано с большой скоростью осаждения, что приводит к формированию более рыхлой структуры пленки. При синтезе толстых пленок I мкм наблюдали их растрескивание, начиная с толщин 0,70,8 мкм. Следы трещин обнаруживали и на поверхности германия после стравливания пленки. Процесс пиролиза ТЭОС характеризуется экспоненциальной зависимостью скорости роста от температуры синтеза с энергией активации 4,7 кДжмоль. Авторы считают, что расхождение указанной величины с данными , обусловлено различиями в условиях осаждения. Повышение температуры испарителя от 9 до 3 К также сопровождается экспоненциальным увеличением скорости роста. Оптимальным режимом осаждения пленок БЮг авторы считают температуру осаждения 3 К, температуру испарителя 1 К,
расход газаносителя 00 лч, скорость осаждения 0,9 0,0 мщмин. Увеличение скорости потока газа вызывает уменьшение скорости осавдения, так как при этом меньшая часть молекул ТЭ0С успевает разложиться. В инертной среде азота и аргона энергии активаций одинаковы и составляют 3 кД дмоль, для кислорода ,5 кД дмоль . В работе для случая разложения ТЭ0С в инертной среде энергия активации равнялась 8,3 кДдмоль, а авторы указывают, что энергия активации ,8 кДжмоль. Таким образом, исследования не дают однозначного ответа на вопросы о кинетике термического разложения ТЭ0С. При достаточно больших скоростях потока газаносителя практически отсутствует зависимость скорости осаждения от скорости потока. Только при очень низких скоростях потока в результате возрастания концентрации ТЭ0С наблюдается увеличение скорости роста пленки окиси кремния. При этом пленка становится менее прозрачной, с хаотическими уплотнениями . Это может быть связано с тем, что при больших концентрациях ТЭ0С в зоне реакции в газовой фазе образуются частицы диоксида кремния, на которых гетерогенно может протекать процесс термораспада ТЭ0С с образованием крупных агрегатов диоксида кремния. Авторы 6 считают, что при наличии гомогенного распада в объеме процесс следует вести в кинетической области, где вероятность образования крупных агрегатов мала, а основная масса мелких частиц будет выноситься потоком газаносителя из зоны разложения. При малых скоростях потока азота наблюдается рост скорости осаждения окиси кремния с увеличением скорости потока азота , что хорошо согласуется с результатами авторов . Это, вероятно, объясняется тем, что процесс осаждения лимитируется процессом доставки вещества в зону разложения. При опреде
ленных скоростях потока имеет место максимум, а при дальнейшем увеличении скорости потока азота скорость осаждения падает. Авторы , основываясь на зависимости скорости роста от температуры, оценили характер происходящих при этом процессов и выделили две стадии. I к В у ,
I V В i . При температуре выше 3 К Еа ,2 кДжмоль, что указывает скорее на диффузионный характер процесса доставка образующихся радикалов к поверхности. Было сделано предположение, что диффузия сопровождается адсорбционными явлениями на поверхности подложек, в данном случае из германия.