Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук синтезованих на основi LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ину в розплав шляхом рiдкофазноСЧ епiтаксiСЧ не знаходить, поки що, широкого розповсюдження i розвиваСФться завдяки обмеженiй кiлькостi досягнень, якi повязанi з ростом монокристалiв. В звязку з цим, серед опанованих методiв одержання тонких плiвок ВТНП особливий iнтерес привертаСФ метод, суть якого в осадженнi на монокристалiчних металоорганiчних прекурсорiв (MOCVD (MetalOrganic Chemical Vapor Deposition Technique)). Свiтовий досвiд широкомасштабного застосування метода CVD (на даний час розробка CVD технологiСЧ ВТНП ведеться бiльш нiж в 40 лабораторiях свiту [5], включаючи лабораторiСЧ найбiльших електронних фiрм) для нанесення епiтаксiальних плiвок напiвпровiдникiв та оксидних покриттiв рiзного функцiонального призначення даСФ основу для стверджування, що i в технологiСЧ плiвок ВТНП цей метод з часом стане одним iз основних.
Суть метода MOCVD полягаСФ в тому [1,16], що металiчнi компоненти плiвки транспортують у виглядi парiв металоорганiчних летких сполук в реактор, змiшують з газоподiбним окисником, пiсля чого вiдбуваСФться розкладання парiв в реакторi з гарячими стiнками або нагрiтiй пiдкладцi i утворення в подальшому плiвки ВТНП фази. В якостi летких сполук частiше за все використовують ?-дикетони металiв. Розробка нових металоорганiчних летких сполук виявилась одним iз ключових моментiв суттСФвого покращення характеристик i можливостей всього методу MOCVD в цiлому, i безсумнiвнi успiхи в цьому, належать вiтчизняним вченим [1,16,17].
Метод MOCVD дозволяСФ отримувати тонкi плiвки ВТНП, якi порiвнюють за своСЧми характеристиками з плiвками, якi отримують фiзичними методами, однак до значних переваг цього методу слiд вiднести:
унiверсальнiсть у вiдношеннi складу матерiалiв, що одержуються;
можливiсть нанесення однорiдних за складом i товщиною одно- та двостороннiх плiвок на деталi складноСЧ, непланарноСЧ конфiгурацiСЧ i великоСЧ площi, включаючи неперервне напилення плiвки на довгомiрний металiчний носiйстрiчку. На вiдмiну вiд фiзичних методiв розпилення (де вимога високого виробництва повязана з високою енергiСФю потоку частинок розпиленоСЧ речовини i, як наслiдок, з небезпекою порушити технологiю i стехiометрiю вже утвореноСЧ плiвки) в методi CVD пiдвищення виробництва досягаСФться за рахунок збiльшення тиску пари леткоСЧ сполуки i/або збiльшення швидкостi потоку газносiя;
можливiсть досягнення бiльш високих швидкостей осадження (до декiлькох мiлiметрiв за годину) при збереженнi високоСЧ якостi плiвки;
перехiд вiд високовакуумноСЧ апаратури до проточних установок, якi функцiонують при тиску 10 3 -1 атм., простота та дешевизна обладнання в порiвняннi з фiзичними методами;
гнучкiсть процесу на етапi налагодження технологiчного режиму, в першу чергу за рахунок змiни складу паровоСЧ фази.
Крiм значних переваг, метод MOCVD мав i ряд недолiкiв, що нiвелювались в процесi його оптимiзацiСЧ. До основноСЧ i загальноСЧ для всiх методiв отримання тонких плiвок вiдноситься проблема вибору пiдкладок, якi повиннi бути:
достатньо хiмiчно iнертними, щоб усунути забруднення ВТНП фази стороннiми компонентами;
дешевими i комерцiйно доступними.
До того ж, матерiал пiдкладки повинен володiти низкою специфiчних фiзичних властивостей, а саме:
мати достатню малу (< 2 %) розбiжнiсть параметрiв кристалiчноСЧ решiтки з плiвкою, що осаджуСФться, щоб забезпечити епiтаксiальний рiст;
володiти близьким до ВТНП фази коефiцiСФнтом термiчного розширення (КТР), щоб попередити утворення мiкротрiщин у плiвцi за рахунок стискуючих i, особливо, розтягуючих чинникiв при змiнi температури;
не мати фазових переходiв типу двiйникування, якi можуть суттСФво погiршити морфологiю плiвки;
мати низьку дiелектричну проникнiсть i тангенс дiелектричних втрат, що дасть можливiсть використовувати СЧх в мiкрохвильовому обладнаннi i приладах мiкроелектронiки.
На жаль, практично жодна iз вiдомих пiдкладок не задовольняСФ повнiстю всi перерахованi вимоги. До найбiльш розповсюджених пiдкладок можна вiднести SrTiO3, NdGaO3 та LaAlO3. Останнiм часом крупнi кристали Y123, Nd123 використовувались для гомоепiтаксiСЧ R123 ВТНПплiвок, але такi монокристалiчнi пiдкладки СФ надпровiдниками, а не дiелектриками i володiють тетра-орто переходом з утворенням двiйниковоСЧ структури. Бiльш перспективним СФ використання не надпровiдних тетрагональних твердих розчинiв типу Pr1+xBa2-xCu3Oz, в якому не вiдбуваСФться двiйникування. Великий iнтерес становить застосування дiелектричних монокристалiв Nd1.85Ba1.15Cu3Oz , якi характеризуються високим ступенем ромбiчностi, вiдсутнiстю тетра-орто переходу, та таких, що демонструють близькi КТР i високу вiдповiднiсть параметрiв з ВТНП плiвками R123 фаз, а також низький ступiнь кисневоСЧ не стехiометрiСЧ.
Друга, хiмiчна, проблема управлiння катiонною та анiонною стехiометрiСФю плiвки. Так як процес осадження iз газовоСЧ фази маСФ iнконгруентний характер, вiн залежить вiд цiлоСЧ низки факторiв, включаючи температуру, загальний тиск, парцiальний тиск кисню, вуглекислого газу i води (продуктiв окиснення органiчноСЧ частини сполук), швидкiсть потокiв i гiдродинамiчний СЧх розподiл в реакторi i над пiдкладкою, загальний склад i однорiднiсть змiшування летких компонентiв в газовiй фазi тощо. Найбiльш перспективний шлях задавання складу пари миттСФве випаровування сумiшi летких речовин з одного джерела. Цього досягають [16] використовуючи аерозоль, який отриманий iз розчину металоорганiчних сполук в органiчному розчиннику або при автоматизованому iмпульсному випаровуваннi мiкропорцiй сумiшi метал