Giorgio SPINOLO – Scienza dei Materiali - 6 marzo / 19 aprile 2007 – Corsi ordinari IUSS

Sintesi e fabbricazione di materiali - 2

Preparazione di film

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Physical Vapour Deposition (PVD)

• Evaporazione libera (alla “Langmuir”)– Resistenza

– Electron beam

• Effusione (da cella di Knudsen)

Contenitore isotermo in cui viene mantenuta

una pressione costante

mkT

Peq2

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Physical Vapour Deposition (PVD)

• Deposizione a “isole” (Volmer-Weber)

• Deposizione ideale a strato (Frank – Van der Merwe)

• Deposizione Stranski - Krastanov

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20 nm

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CVD

Sistema CVD ( Chemical Vapour Deposition) per la preparazione di film di ossidi

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CVD - varianti

• Alta/bassa pressione: LPCVD

• Aerosol/direct liquid injection: camera di vaporizzazione per precursori liquidi o solidi

• Plasma enhanced CVD: PECVD

• MetalOrganic CVD: MOCVD: precursori metallorganici

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Esempi PVD/CVD

• Si: LPCVD: SiH4 Si + 2H2

– con PH3, AsH3, B2H6: poliSi drogato

• SiO2: SiH4 + O2 SiO2 + 2H2

– Ossido “termico” ossidazione del Si

• Cu: no PVD/CVD: si deposita per via elettrochimica

• Al: PVD

– CVD da tri-isobutil Al

• Altri metalli: CVD da cloruri (riduzione con idogeno o decomposizione)

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Altri esempi

  Film Precursori Carrier T / °C

Ossidi

Al2O3 AlCl3 + H2O Ar + O2 800 - 1000

SiO2 SiCl4 + H2O Ar + O2 800 - 1100

Nitruri

Si3N4 SiCl4 N2 + H2 1000 – 1600

BN BCl3 N2 + H2 1200 - 1500

TiN TiCl4+NH3 H2 1000 – 1700

AlN AlCl3 N2 + H2 1200 - 1600

Carburi

SiC CH3SiCl3 Ar 1400

TiC TiCl4 + C6H5CH3 H2 1300 - 1700

Boruri

AlB AlCl3 + BCl3 H2 1000 – 1300

TiB2 TiCl4 + BBr3 H2 1100 - 1300

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MBE: molecular beam epitaxy

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Preparazione di film:sputtering.

Es.: zirconia, ossidi superconduttori, manganiti magnetoresistive ecc.

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Varianti: DC, RF magnetron

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Laser Ablation

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SAM: self assembled monolayers