Кафедра «Технология композиционных материалов, конструкций

И микросистем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:                Физика полимеров                                 

_____________________________________________________________________________

На тему: Способы  получения  и структура тонких плёнок полимерных  

                                                   диэлектриков                                     

Студент гр.  1НАН-3ДБ-043    _______________________/ Ткаченко Т.П. /

                                                                                                         (подпись)                                    (Фамилия, имя, отчество)

Руководитель _____________________________________/     Козлов Н.А. /

                                                                                   (подпись)                                               (Фамилия, имя, отчество)

К з а щ и т е д о п у с т и т ь

Зав. кафедрой ТКМКМ                                                            /Бабаевский П.Г./

                                                                                   (подпись)                                               (Фамилия, имя, отчество)

“___”__________________ 20____г.   

Оценка ______________________ Дата защиты __________________

Председатель комиссии _______________________/___________________/

                                                                                   (подпись)                                (Фамилия, имя, отчество)

МОСКВА – 2018

Содержание

Введение. 3

1. Теоретические основы и этапы формирования тонких плёнок. 5

1.1. Теоретические основы получения тонких пленок. 5

1.2. Структура формируемых пленок. 12

2Методы получения тонких плёнок. 17

2.1 Нанесение на вращающуюся подложку (центрифугирование) 17

2.2 Химическая самосборка. 23

2.3 Метод Ленгмюра-Блоджетт. 26

2.4 Мультислойная сборка полиионов. 32

Заключение. 34

Список литературы.. 35

Введение

Тонкие пленки получают путем осаждения атом за атомом, например путем конденсации из паровой фазы или электролитическое осаждение пленки из раствора.

Конденсация означает переход из газообразного состояния в жидкое или твердое. С точки зрения термодинамики, для того, чтобы происходила конденсация необходимо, чтобы парциальное давление соответствующего газообразного материала было равно или больше равновесного давления паров этого материала над конденсированной фазой при данной температуре. Конденсация начинается с соединения нескольких адсорбированных атомов в небольшие скопления, которые называются зародышевыми центрами, или зародышами, а процесс их образования – зародышеобразованием. Процесс увеличения зародышевого центра и образование, в конце концов, однородной пленки называется ростом пленки. Часто образование зародышей и их рост происходят одновременно в процессе

образования пленки.

Процесс конденсации нельзя рассматривать просто как случайное падение на подложку липких шариков (атомов или малых частиц, состоящих из группы атомов), которые прилипают там же, где упали. Напротив, адсорбированные атомы обладают большой поверхностной подвижностью, и в результате ярко выраженные островки из материала пленки образуются на подложке даже спустя длительное время после образования зародышей.

В конце концов, эти островки сливаются и образуют непрерывную пленку, это происходит, когда средняя толщина пленки составит, по крайней мере, несколько атомных слоев.

Таким образом, тонкие пленки – это двухмерные объекты, свойства которых зависят от их размера в одном из направлений (толщины пленки или покрытия).

В зависимости от природы материала различают следующие пленки:

а) металлические;

б) полупроводниковые;

в) керамические;

г) полимерные;

е) композиционные, которые в свою очередь разделяют на однослойные, многослойные, комбинированные и т.д.

       В данной работе будут рассмотрены тонкие плёнки полимерных диэлектриков. Так как современные технологии стремятся к миниатюризации различных плат, датчиков, актюаторов и прочих объектов техники, остро встает вопрос об использовании более тонких функциональных слоев. Актуальность темы обусловлена широким применением тонких полимерных пленок в микросистемной технике в качестве диэлектрических, жертвенных, адгезионных и сорбирующих слоев.

       Цель курсовой работы состоит в рассмотрении процессов, происходящих при формировании тонкопленочных покрытий, от зародышеобразования, до формировании сплошной плёнки, и структуры формируемых полимерных пленок. Так же в рассмотрении способов получения полимерных тонких пленок, как массово используемых, так и наиболее перспективных.

Задача курсовой работы состоит в рассмотрении следующих вопросов:

Рассмотреть теоретические основы формирования тонких полимерных пленок – физические и химические процессы, происходящие при этом (отражение частиц от поверхности, адсорбция, диффузия адсорбированных частиц),

Рассмотреть структуру формируемых пленок – коалесценцию островков, образование каналов, формирование сплошной плёнки, а так же выявить дефекты тонких пленок (дислокации и дефекты упаковки) и механизмы их появления.

Рассмотреть основные методы получения тонких полимерных пленок (центрифугирование, химическая самосборка, метод Ленгмюра-Блоджетт, мультислойная сборка полиионов) и выявить основные этапы каждого метода.

Дать сравнительную характеристику методам получения тонких полимерных пленок.

Работа выполнена путем рассмотрения двух разделов: «Теоретические основы и этапы формирования тонких пленок» и «Методы получения тонких плёнок».

В 1-ом разделе «Теоретические основы и этапы формирования тонких пленок» рассматриваются процессы, происходящие при образовании плёнок, такие как отражение частиц от поверхности, адсорбция, диффузия адсорбированных частиц. Так же рассматривается образование островковой структуры, каналов, формирование сплошной пленки и дефекты, возникающие в ней.

Во 2-ом разделе «Методы получения тонких плёнок» описаны такие методы, как центрифугирование, химическая самосборка, метод Ленгмюра-Блоджетт и мультислойная сборка полиионов, а так же даны характеристики получаемых пленок.