Спиновое покрытие
Центрифугирование — это процедура, используемая для нанесения тонких однородных пленок на плоские подложки . Обычно небольшое количество материала покрытия в жидком виде наносится на центр подложки, которая либо вращается с низкой скоростью, либо не вращается вообще. Затем подложку вращают со скоростью до 10 000 об/мин, чтобы распределить материал покрытия под действием центробежной силы . Машина, используемая для центрифугирования, называется центрифугирующей машиной или просто вращающейся машиной . [1]
Вращение продолжают, пока жидкость отталкивается от краев подложки, пока не будет достигнута желаемая толщина пленки. Применяемый растворитель обычно летуч и одновременно испаряется . Чем выше угловая скорость вращения, тем тоньше пленка. Толщина пленки зависит также от вязкости и концентрации раствора и растворителя. [2] Новаторский теоретический анализ центрифугирования был проведен Эмсли и др., [3] и был расширен многими последующими авторами (включая Wilson et al., [4] кто изучал скорость растекания при центрифугировании; и Данглад-Флорес и др., [5] который нашел универсальное описание для прогнозирования толщины осаждаемой пленки).
Спиновое покрытие широко используется при микропроизводстве функциональных оксидных слоев на стеклянных или монокристаллических подложках с использованием золь-гель -прекурсоров, где его можно использовать для создания однородных тонких пленок наноразмерной толщины. [6] Его интенсивно используют в фотолитографии для нанесения слоев фоторезиста толщиной около 1 микрометра . Фоторезист обычно вращается со скоростью от 20 до 80 оборотов в секунду в течение 30-60 секунд. Он также широко используется для изготовления плоских фотонных структур из полимеров.
Одним из преимуществ нанесения тонких пленок методом центрифугирования является однородность толщины пленки. Благодаря самовыравниванию толщина варьируется не более чем на 1%. Толщина пленок, полученных таким способом, также может влиять на оптические свойства таких материалов. Это важно для электрохимических испытаний, особенно при регистрации показаний оптической плотности с помощью ультрафиолетовой и видимой спектроскопии, поскольку более толстые пленки имеют более низкий оптический коэффициент пропускания и обычно не пропускают свет по сравнению с более тонкими пленками, пропускающими свет раньше, чем оптическая плотность пленки. фильм становится слишком низким. Кроме того, пленки с более низким качеством поглощения не являются идеальными кандидатами для таких процессов, как циклическая вольтамперометрия, поскольку низкое поглощение препятствует электрохимической настройке катионов в электрохимической ячейке. В этом отношении более тонкие пленки обладают более желательными оптическими свойствами, которые можно адаптировать для технологий накопления энергии из-за свойств, на которые оказывает влияние центрифугирование. [7] Однако нанесение методом центрифугирования более толстых пленок полимеров и фоторезистов может привести к образованию относительно крупных краевых валиков, планаризация которых имеет физические ограничения. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Коэн, Эдвард; Лайтфут, Э.Дж. (2011). «Процессы нанесения покрытий». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли. дои : 10.1002/0471238961.1921182203150805.a01.pub3 . ISBN 978-0471238966 .
- ^ Скривен, Л.Е. (1988). «Физика и применение покрытий DIP и центрифугирования». Дело МРС . 121 . Издательство Кембриджского университета (CUP): 717. doi : 10.1557/proc-121-717 . ISSN 1946-4274 .
- ^ Эмсли, AG; Боннер, FT; Пек, Л.Г. (1958). «Течение вязкой жидкости по вращающемуся диску». Дж. Прил. Физ . 29 (5): 858–862. Бибкод : 1958JAP....29..858E . дои : 10.1063/1.1723300 .
- ^ Уилсон, СК; Хант, Р.; Даффи, БР (2000). «Скорость растекания при центрифугировании». Дж. Гидромеханика . 413 (1): 65–88. Бибкод : 2000JFM...413...65W . дои : 10.1017/S0022112000008089 . S2CID 14585243 .
- ^ Данглад-Флорес, Дж.; Эйкельманн, С.; Риглер, Х. (2018). «Нанесение полимерных пленок методом центрифугирования: количественный анализ» . хим.англ. Наука . 179 : 257–264. дои : 10.1016/j.ces.2018.01.012 . hdl : 21.11116/0000-0000-2D6C-6 .
- ^ Ханаор, ДАХ; Триани, Г.; Соррелл, CC (2011). «Морфология и фотокаталитическая активность высокоориентированных тонких пленок диоксида титана смешанной фазы». Технология поверхностей и покрытий . 205 (12). Эльзевир Б.В.: 3658–3664. arXiv : 1303.2741 . doi : 10.1016/j.surfcoat.2011.01.007 . ISSN 0257-8972 . S2CID 96130259 .
- ^ «Что такое центрифугирование?» . Инсето. 4 ноября 2020 г. . Проверено 24 мая 2023 г.
- ^ Арскотт, Стив (2020). «Пределы планаризации краевых валиков и выравнивания поверхности в пленках жидкости с центрифугированием» . Журнал микромеханики и микроинженерии . 30 (2): 025003. doi : 10.1088/1361-6439/ab60be . hdl : 20.500.12210/44092 . S2CID 214580612 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- С. Миддлман и А.К. Хохберг. «Технологический анализ процессов производства полупроводниковых приборов». МакГроу-Хилл, с. 313 (1993)
- Шуберт, Дирк В.; Данкель, Томас (2003). «Спиновое покрытие с молекулярной точки зрения: режимы его концентрации, влияние молярной массы и распределения». Инновации в области исследований материалов . 7 (5). Информа UK Limited: 314–321. дои : 10.1007/s10019-003-0270-2 . ISSN 1432-8917 . S2CID 98374776 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Центрифугирование тонких и ультратонких полимерных пленок
- Осаждение полимерных пленок методом центрифугирования: количественный анализ
 | Эта отраслевая статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |