Charakterizace plazmatu pro vytváření tenkých organokřemíkových vrstev z hexamethyldisiloxanu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu pro tvorbu tenkých vrstev na bázi organokřemičitanů. Jako prekurzor pro plazmovou depozici byl použit hexamethyldisiloxan za přítomnosti kyslíku a diagnostika byla prováděna pomocí optické emisní spektroskopie. V teoretické části práce jsou shrnuty základní vlastnosti plazmatu, procesy probíhající při plazmové polymeraci a depozici, dále je přiblížena problematika tenkých vrstev a jejich využití při povrchové úpravě materiálů. Poměrně velká část je věnována specifikaci fyzikálně-chemické podstaty použité analytické metody, tj. optické emisní spektroskopie. Nakonec jsou popsány principy využívané pro výpočet rotační, vibrační a elektronové teploty plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v kontinuálním, tak i v pulzním režimu radiofrekvenčně buzeného kapacitně vázaného výboje plazmatu ve zvonovém reaktoru. Byl zkoumán vliv průtoku monomeru, výkonu plazmatu a velikosti střídy na depoziční proces. V jednotlivých spektrech byly identifikovány atomární čáry vodíku Balmerovy série, dále atomární čára kyslíku a molekulové pásy CO, které byly určeny jako Angstromův systém a 3. pozitivní systém. V případě těchto identifikovaných fragmentů byla zjišťována jejich intenzita v závislosti na obsahu monomeru ve směsi, výkonu plazmatu a střídě. Z relativních intenzit atomárních čar vodíků Balmerovy série byla vypočítána elektronová teplota plazmatu. Rotační ani vibrační teplotu nebylo možné určit, protože se ve spektrech nenacházely žádné vhodné fragmenty pro jejich stanovení. Na základě výše uvedených poznatků bylo určeno částečné složení plazmatu a některé jeho vlastnosti. Předmětem následujícího zkoumání bude stanovení přesného složení vzniklé tenké vrstvy a vyšetření dalších charakteristik plazmatu. Plazmová depozice je ovlivňována celou řadou faktorů a hledání jejich optimální kombinace pro co nejefektivnější depoziční proces je naším cílem do budoucna.
The aim of this thesis is plasma diagnostic during deposition of thin films based on organosilicones. Hexamethyldisiloxane was used as a precursor for plasma deposition in the presence of oxygen, and the diagnosis was performed by using optical emission spectroscopy. The theoretical part summarizes the basic characteristics of plasma and processes occurred at plasma polymerization and deposition. It also deals with thin films and their use in coating materials. A relatively large part is devoted to the specification of the physical-chemical nature of the used analytical method – optical emission spectroscopy. Finally, the principles of rotational, vibrational and electron temperature calculations are described. The contemporary deposition process was carried out in continuous and pulsed mode of radiofrequently excited capacitively coupled discharge. The effects of monomer flow rate, plasma power and duty cycle on the deposition process were studied. In the individual spectra, atomic hydrogen lines of Balmer’s series as well as an atomic oxygen line were identified. Molecular bands of CO have been identified as Angstrom’s system and 3. positive system. In the case of the identified fragments, the intensity dependencies on the monomer concentration in mixture, plasma power and duty cycle were detected. Electron temperature of plasma was also calculated using the relative intensities of atomic hydrogen lines of Balmer’s series. Vibrational and rotational temperature could not have been determined because no suitable fragments for their determination were found in the spectrum. Based on findings mentioned above, partial composition of plasma and some of its properties were estimated. The subject of the further research will be determination of the exact content and structure of the thin films and investigation of other plasma characteristics. Plasma deposition is influenced by many factors, and the study of their optimal combination for the most efficient deposition process is a goal for the future research.
The aim of this thesis is plasma diagnostic during deposition of thin films based on organosilicones. Hexamethyldisiloxane was used as a precursor for plasma deposition in the presence of oxygen, and the diagnosis was performed by using optical emission spectroscopy. The theoretical part summarizes the basic characteristics of plasma and processes occurred at plasma polymerization and deposition. It also deals with thin films and their use in coating materials. A relatively large part is devoted to the specification of the physical-chemical nature of the used analytical method – optical emission spectroscopy. Finally, the principles of rotational, vibrational and electron temperature calculations are described. The contemporary deposition process was carried out in continuous and pulsed mode of radiofrequently excited capacitively coupled discharge. The effects of monomer flow rate, plasma power and duty cycle on the deposition process were studied. In the individual spectra, atomic hydrogen lines of Balmer’s series as well as an atomic oxygen line were identified. Molecular bands of CO have been identified as Angstrom’s system and 3. positive system. In the case of the identified fragments, the intensity dependencies on the monomer concentration in mixture, plasma power and duty cycle were detected. Electron temperature of plasma was also calculated using the relative intensities of atomic hydrogen lines of Balmer’s series. Vibrational and rotational temperature could not have been determined because no suitable fragments for their determination were found in the spectrum. Based on findings mentioned above, partial composition of plasma and some of its properties were estimated. The subject of the further research will be determination of the exact content and structure of the thin films and investigation of other plasma characteristics. Plasma deposition is influenced by many factors, and the study of their optimal combination for the most efficient deposition process is a goal for the future research.
Description
Citation
BLAHOVÁ, L. Charakterizace plazmatu pro vytváření tenkých organokřemíkových vrstev z hexamethyldisiloxanu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Vítězslav Otruba, CSc. (člen)
doc. Ing. Václav Prchal, CSc. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (člen)
Date of acceptance
2011-06-22
Defence
Klučáková – Co je elektronová teplota? Jaký má práce vztah k vytváření tenkých vrstev?
Otruba – Má dodaný výkon a průtok monomeru vliv na depoziční proces? Jakou jste používala atmosféru při depozici?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení