ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Физическое осаждение из паровой фазы

 

  • Вакуумное испарение
  • Кинетика процесса

Испарение материала осуществляется при довольно высо­кой температуре, обеспечивающей необходимое давление паров. Согласно кинетической теории Ленгмюра — Дэшмана, скорость свободного испарения атомов с чистой поверхности единичной площади в вакууме определяется уравнением

ЛГ, = 2,635-КРРДМТ)1'2.                                      (2.1)

Здесь Ne — скорость испарения атомов в см~2_1; Ре — выра­женное в Па равновесное давление пара испаряемого вещества в условиях насыщения при температуре Т\ М — молекулярная масса частиц пара. Преодолев промежуточную среду, атомы пара конденсируются на подложке в виде тонкой пленки. Ско­рость конденсации или осаждения атомов пара зависит от взаимного расположения испарителя и подложки, а также от коэффициента конденсации при данном физическом состоянии поверхности.

Частицы пара рассеиваются в результате столкновений с молекулами остаточного газа в вакуумной системе. Вероят­ность рассеяния1) пропорциональна ехр (—d/Я), где d — рас­стояние между источником и подложкой, X— средняя длина свободного пробега молекул остаточного газа. Кроме того, мо­лекулы газа соударяются с поверхностью подложки со скоро­стью, определяемой уравнением (2.1), где, разумеется, пара­метры Ре и М относятся к молекулам газа, имеющего темпе-

н По-видимому, авторы имеют в виду долю общего количества моле­кул газа, которые не претерпевают столкновений на длине пути d. — Прим, перев.

Таблица 2.1. Характеристики остаточного воздуха при температуре 25 °С в вакууме, обычно создаваемом при осаждении пленок [2]

Давление,

Па

Средняя длина свободного пробега между соударениями, см Частота

столкновений

между

молекулами,

с-1

Количество молекул, соударяющихся с поверхностью в ед. вр., см-2 с-1 Количество мономолекуляр­них слоев, осаждающихся

в течение 1 с^

1,33 0,5 9-Ю[1] 3,8-1018 4400
1,33-10-2 51 900 3,8-1016 44
1,38-10-3 510 90 3,8-10“ 4,4
1,33-10-[2] 5,1-Ю4 0,9 3,8-101» 4,4-10-2
1,33-10—[3] 5,1-Ю[4] 9-Ю"3 3,8-10й 4,4-10—^

^Предполагается, что коэффициент конденсации равен единице.

 

 

 

давления паров преобладающим становится процесс диссоциа­ции. Например, вследствие диссоциации бинарных оксидов, ис­паряемых при высокой температуре, источник и конденсат имеют различный состав. Лишь небольшое число соединений, таких, как MgF2, В203, CaF2, SiO, GeO и SnO, при испарении не диссоциирует.

Компоненты сплавов испаряются независимо друг от друга, преимущественно в виде отдельных атомов, даже в том случае, когда чистый элемент испаряется в виде молекул. Применение закона Рауля для описания процесса испарения жидкого сплава дает следующее выражение для отношения количества атомов компонентов А и В в потоке пара:

(2.2)

Здесь С а и Св — атомные концентрации соответствующих ком­понентов сплава. Отличие в поведении реального жидкого сплава по сравнению с идеальным раствором учитывается пу­тем введения в данное уравнение коэффициента активности.

ратуру Т. Как показывает анализ представленных в табл. 2.1 данных по кинетическим свойствам остаточного воздуха, во из­бежание значительного загрязнения пленок их осаждение при средней скорости роста от 0,1 до 1 нм/с необходимо проводить при давлении, меньшем 10~3 Па. Однако при повышенных температурах коэффициент прилипания атомов остаточного газа резко уменьшается, благодаря чему уже при давлении ~10-4 Па возможно получение чистых пленок, за исключением случая осаждения легко окисляющихся веществ, когда необхо­дим более высокий вакуум.

  • Частицы пара

Лишь ограниченное число веществ, к которым относятся

[2] Se, Те, Bi, Sb, Р и As, при определенных температурах ис­паряется в виде многоатомных кластеров; при испарении остальных элементарных веществ, находящихся в твердой фазе (сублимация) или в жидком состоянии, образуются нейтраль­ные атомы. Вследствие термической ионизации атомов пар< может содержать незначительное количество заряженных: частиц.

испарение протекает с близкой скоростью. Испарение соедине­ний при различной летучести компонентов приводит к тому,, что состав пара и конденсата отличается от состава источника. Различие в составе возрастает в том случае, когда пар состоит из атомов, имеющих разные коэффициенты конденсации. Как правило, при повышении температуры испарения и уменьшении^

Испарение сплавов и соединений обычно сопровождается диссоциацией или ассоциацией либо обоими процессами одно­временно. В том случае, когда летучесть компонентов сплавов- и соединений значительно отличается, происходит термическое разложение. Если компоненты имеют одинаковую летучесть, их

Добавить комментарий

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Реактивное испарение

  Создавая условия для химического взаимодействия содер­жащихся в паре частиц различных веществ либо в процессе их перемещения от источника к подложке, либо непосредственно на поверхности подложки, можно получать пленки различных …

МЕТОДЫ ОСАЖДЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК

Образование зародышевых центров, микроструктура расту- щих тонких пленок и, следовательно, их физические свойства зависят от применяемого метода осаждения и параметров этого процесса. Двумерные слои толщиной от нескольких десятых долей нанометра …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.