Naše laboratoř disponuje různými technikami pro přípravu tenkých vrstev a modifikaci povrchů.
Pulsní laserová depozice
Pulsní laserová depozice (PLD) je metoda pro vytváření vrstev anorganických materiálů se složitým prvkovým složením. Po ozáření terče impulsním laserem ve vakuové komoře dochází k ablaci materiálu a vytváření obláčku plazmy z materiálu terče. Ablovaný materiál je možné zachytit na podložku a tím vytvářet tenkou vrstvu o tloušťkách od monomolekulárních po desítky mikrometrů. Fyzikální vlastnosti je možné ovlivnit použitými podmínkami při depozičním procesu. Tradiční experimentální uspořádání zahrnuje vakuovou depoziční komoru z nerezové oceli.
Schéma typické aparatury pro pulsní laserovou depozici
Radiofrekvenční plazma při přípravě oxidu titaničitého
Dva plazmové obláčky (uhlík – nahoře a stříbro – dole)
Magnetronové naprašování
DC magnetronové naprašování (MS) je depoziční metoda využívající terče z vodivého materiálu, který je umístěn do vakuové komory a je na něj přivedeno vysoké záporné napětí. Do komory je přiveden pracovní plyn a tlak v komoře se udržuje od desítek do jednotek pascalů. Mezi substrát a terč je aplikováno stejnosměrné napětí, čímž se zapálí doutnavý výboj, který způsobí ionizaci atomů pracovního plynu. Kladné ionty jsou přitahovány terčem a bombardují ho a záporné elektrony směřují k substrátu. Silné magnetické pole v blízkosti terče způsobí pohyb elektronů po spirále podél magnetických siločar. Elektrony cestou k substrátu narážejí na atomy argonu a vytvářejí další ionty. Tak vzniká cyklický proces. Jak těžké ionty dopadají na povrch terče, je terč rozprašován a rozprašované atomy jsou katapultovány směrem od terče, kde jim je do cesty postaven substrát. Atomy na substrátu přicházejí do styku na molekulové úrovni, váží se a vytvářejí tenkou vrstvu.
Magnetronové naprašování
Hybridní techniky
Výše uvedené techniky je možné kombinovat mezi sebou nebo s dodatečným zdrojem iontů a radiofrekvenčním výbojem. Tímto je možné zajistit unikátní tenké vrstvy a povlaky.
Kombinace magnetronového naprašování a pulsní laserové depozice
Zdroj iontového bombardování
Přístrojové vybavení naší laboratoře
- Dva Excimerové lasery Compex 205 F (λ = 193 / 248 nm; 20 ns; E = 780 mJ/pulse; opakovací frekvence až 50 Hz)
- Nd:YAG laser Quantel Q-SMART 850 (λ = 1064 / 532 nm; 6 ns; E = 855 / 440 mJ/pulse; opakovací frekvence až 10 Hz)
- Dva magnetrony Torus 2" HV (2" terč; Kurt J. Lesker; zdroj MDX – 1k)
- Iontový zdroj Kaufman-Robinson EH200F s maximální energií 210 eV
- Radiofrekvenční zdroj PFG 300 RF (TRUMPF Hüttinger GmbH)
- Deset vakuových komor pro laserové a hybridní depozice se základním tlakem 10-5 Pa
Laboratoř pro přípravu tenkých vrstev