Vékonyfilm - 100 nm körüli vastagság ultravékonyfilm - 1 nm körüli vastagság CVD (chemical vapour deposition) kémiai gőz leválasztás LPD (laser photo-deposition)

Az előadások a következő témára: "Vékonyfilm - 100 nm körüli vastagság ultravékonyfilm - 1 nm körüli vastagság CVD (chemical vapour deposition) kémiai gőz leválasztás LPD (laser photo-deposition)"— Előadás másolata:

1 vékonyfilm - 100 nm körüli vastagság ultravékonyfilm - 1 nm körüli vastagság CVD (chemical vapour deposition) kémiai gőz leválasztás LPD (laser photo-deposition) lézerfény-indukált rétegleválasztás MVD (metal vapour deposition) fém gőz leválasztás leválasztás MBE (molecular beam epitaxy) molekula-sugár réteg-leválasztás Ultravékony filmek előállítása és szerkezete (kvantumpöttyök, CVD, LPD, MVD és MBE módszerek, speciális bevonatok)

2 A méretcsökkentéssel eljutva a 10 nm alatti tartományban a kiterjedt testekre jellemző folytonos sávszerkezet egyre diszkrétebbé válik. Ez a tulajdonság az lineárisan függettlen irányokra külön- külön is érvényes. Miért érdekes a redukált dimenziójú (a 3D kiterjedés egy vagy több irányban atomi méretű) objektumok fizikai-kémiája ? félvezető eszköz hullámvezető kvantumpötty 3 D tömb 2D vékonyréteg 0D kvantumpötty nanorészecske A kvantumos szerkezet nemcsak elektronikai és optikai alkalmazásokban fontos, de bizonyos esetekben különleges kémiai tulajdonságokat is eredményezhet.

3 Redukált dimenziójú objektumokat klasszikus kémiai módszerekkel is produkálni lehet, s ezeket a mikroelektronika az elmúlt évtizedekben széleskörüen alkalmazta, mint pl. kolloidkémiai és elektrokémiai módszerek. A szintén klasszikusnak számító ionporlasztásos, ion implantációs és vákuumgözöléses módszerek már inkább a fizikai eljárások közé sorolhatók. Különösen a mikroelektroniában alkalmazzák a maszkolásos fotokémiai és lézerfény indukált (lézer abbláció) eljárásokat. 0D szerkezetek előállítása Az utóbbi időkben egyre nagyobb jelentőségű az elektronsugár ill. ionsugár litográfia, amelyekben tized-mikron átmérőjűre fókuszált sugárral lehet nagyintegráltságú anyagi szerkezeteket létrehozni. Ebben a sorban az atomszondás technikák valószínűleg iparilag is igen jelentős szerepet fognak játszani a közel jövőben, hiszen az 1- 10 nanométer nagyságú struktúra-tartomány is könnyen elérhető velük.

4 klaszterforrás egyenkénti generálás felületi önszerveződés Nano-strukturált vékonyrétegek létrehozásának alapvető módszerei

5 Alapvető vékonyréteg (ultravékonyréteg) növekedési mechanizmusok Frank-van der Merve Volmer-Weber Stranski-Krastanov 1. réteg 1. + 2. réteg Egy film minőségét (kohéziós és adhéziós tulajdonságait) alapvetően az első néhány atomi réteg kialakulását befolyásoló tényezők határozzák meg. Termodinamikailag az adott szubsztrát, a film és a határfelület összegzett felületi energiá- jának minimalizása a meghatározó tényező. Természetesen a filmek legkisebb energiájú állapotának eléréséhez diffúziós (felületi diffúzió) folyamatok szükségesek. Ez utóbbi hatást alapvetően a hőmérséklet befolyásolja, amelytől igen nagy mértékben függ a vékonyfilm szerkezete.

6 Alapvető strukturális paraméterek, amelyek a nanorészecskékkel borított felületek minőségét jellemzik orientáció alak méret elrendeződés Ahhoz, hogy egy nanorészecske-tulajdonságokon alapuló makroszkopikus méretű eszköz kiélezett tulajdonságai megjelenjenek, a részecskéknek minden szempontból egymással egyenértékünek kell lenniük. A technológiai kihívások ezen a területen éppen ezt jelentik, vagyis olyan növesztési eljárásokat kell biztosítani, ahol a fenti négy paraméter a lehető legszigorúbban kontrollálva van.

7 Alapvető kategóriát jelentenek felületi önszerveződéssel kialakuló nanoszerkezetek, amelyek igen közel esnek a klasszikus kristályosodási folyamatokhoz, de a kialakuló periodicitás kb. egy nagyságrenddel nagyobb (1-5 nm) is lehet. F. P. Netzer et al: Surface Science 554 (2004) L120 V x O y / Rh(111) 0.01 ML Pt 300 K + hőkezelés 1100 K-en 0.25 ML Pt 1100 K-en 0.56 ML Pt 1100 K-en 1.28 ML Pt 1100 K-en 300 K tiszta TiO 2 300 K 1.5 ML Pt 1000 K-en hőkezelt 1200 K-en hőkezelt 100 nm 200 nm

8 Fémfelületek indukált rekonstrukciója, néhány nanométeres periodusok önszerveződéssel történő kialakulása W(111) felületre felvitt 1.2 monoréteg Pd ultravékonyfilm és hőkezelés (1075 K, UHV) 100 nm x 100 nm Három oldalú, kb 10-15 nm átmérőjű, 1-1.5 nm magas, bcc(211) lapokkal határolt piramisok alakulnak ki.

9 300 K 400 K 500 K Kémiai reakció (CO + CO = CO 2(g) + C ad ) eredményeként kialakuló C- nanoklaszterek Rh / TiO 2 (110) felületen (részecske méret és morfológia hatása reaktivitásra) képméret: 200 nm x 200 nm 10 mbar CO Egy ígéretes lehetőség : a katalitikus reakció alatt követni a változásokat