Курс направлен на обучение студентов основам технологий изготовления тонких пленок с использованием современных методов и подходов. В рамках курса студенты изучат современные методы формирования пленок, их преимущества и ограничения. Особое внимание будет уделено анализу физических процессов, происходящих на различных этапах осаждения и роста пленок, а также особенностям оборудования, определяемым природой пленок и применяемыми методами их нанесения. Кроме того, будут рассмотрены процессы транспорта вещества от источника к поверхности роста, конденсации, зарождения и роста пленок.
Темы и разделы:
1. Пленки и покрытия..
Термины "пленка" и "тонкая пленка". Эпитаксиальные покрытия. Примеры свойств и области применения тонких пленок. Этапы процесса осаждения пленок и их физико-химические особенности. Основные стадии разработки тонкопленочных приборов и устройств.
2. Материалы подложек, их роль в формировании тонких пленок.
Методы подготовки поверхности: механическая, химическая, плазмохимическая и ионная обработка. Вакуумно-термическая и химико-термическая подготовка. Удаление естественных оксидов с кремниевых пластин, а также водородная и кислородная пассивация. Методы нагрева и охлаждения подложек, а также измерение температуры. Геометрия внеосевого осаждения.
3. Механизмы формирования тонкопленочного покрытия
Конденсация, образование зародышей и рост тонких пленок. Четыре стадии роста пленки. Влияние процесса зарождения пленок на их структуру. Рост монокристаллических пленок. Послойный, островковый и смешанный режимы роста. Гетероэпитаксия, дислокации несовместимости. Монокристаллические пленки на неориентированных и аморфных подложках, графоэпитаксия, ионно-стимулированный рост.
4. Физическое осаждение: испарение и распыление
Термическое испарение, ионное распыление, катодное распыление, магнетронное распыление, импульсно-лазерное осаждение.
5. Химическое осаждение из газовой фазы
Методы кристаллизации с участием химических реакций, атомно-слоевое осаждение, химическое осаждение из паровой фазы с использованием металлорганических соединений, молекулярно-лучевая эпитаксия, эпитаксиальный рост.
1. Что представляет собой такое пленка и тонкая пленка? Приведите примеры их свойств и областей применения.
2. В чем заключается процесс эпитаксиального покрытия?
3. Каковы основные этапы осаждения тонких пленок и их физико-химические особенности?
4. Какие методы подготовки поверхности подложек вы знаете? Опишите их различия.
5. Какие методы применяются для удаления естественных оксидов с кремниевых пластин?
6. Какие факторы влияют на механизмы конденсации, образования зародышей и роста тонких пленок?
7. В чем различие между послойным, островковым и смешанным режимами роста тонких пленок?
8. Какие существуют методы физического осаждения пленок? Охарактеризуйте хотя бы два из них.
9. Что такое атомно-слоевое осаждение, и в чем его преимущества?
Дифференцированный Зачет
1. Л. А. Сейдман, Е. В. Берлин, Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылении
2. Fabrication engineering at the micro- and nanoscale / Stephen A. Campbell.— 3rd ed
3. Chemical Vapour Deposition: Precursors, Processes and Applications ISBN: 978-0-85404-465-8
4. Pulsed Laser Deposition of Thin Films: Applications‐Led Growth of Functional Materials Online ISBN:978047005
5. Технология СБИС : в 2 кн Могэб К., Фрейзер Д., Фичтнер У; под ред. С. Зи ; пер. с англ. В. Н. Лейкина ; под ред. Ю. Д. Чистякова [и др.]. - Москва : Мир, 1986.
6. К.Оура,В.Г.Лифшиц,А.А. Саранин, А.В. Зотов, М. Катаяма. Введение в физику поверхности. М: Наука, 2006.