Details

Autor(en) / Beteiligte

• Miklós, Bereznai

Titel

Vékonyrétegek Építése Nitrogén és Argon Háttérgázban Molibdén, Volfrám, Szén és Bór-Karbid Céltárgyak Impulzuslézeres Ablációjával

Ort / Verlag

ProQuest Dissertations & Theses

Erscheinungsjahr

2011

Quelle

ProQuest Dissertations & Theses A&I

Beschreibungen/Notizen

• Dolgozatom címében szereplı „vékonyréteg” kifejezés több tudományterületen, illetve iparban elterjedt technológia esetében is széles körben használatos. Meghatározására, az egyes kutatási területek és különbözı vékonyréteg-alkalmazások szakemberei – saját tapasztalataikra támaszkodva – különbözı definíciókat alkottak. A réteg tekintetében egyesek annak elıállításának módját [1], mások a réteg abszolút [2], vagy relatív vastagságát [3], esetleg a réteggel azonos kémiai összetételő tömbi anyagtól való eltérı tulajdonságaikat emelik ki a fogalomalkotáskor. Egységes az álláspont viszont a réteget hordozó tömbi anyag nélkülözhetetlen szerepét illetıen, máskülönben fóliákról beszélhetünk. Figyelembe véve a sokrétő definíciót, a munkásságom során elıállított mintákat vékonyrétegeknek tekintem, mivel azok egy tömbi hordozóból (tipikusan Si lapka), és ennek felületén megfigyelhetı anyagrétegbıl állnak, amelyek vastagsága ~4–6 nagyságrenddel kisebb az oldalirányú kiterjedésükhöz képest. Fontos továbbá megjegyezni, hogy a vékonyréteg mintáimon az anyagrétegek jellemzıen atomok, ionok, és kisebb atomklaszterek (nanorészecskék) véletlenszerő nukleációjával jönnek létre, ami jól megkülönbözteti ezeket a mintákat a „vastagrétegek”-tıl, melyeket nagyobb anyagszemcsék hordozóra vitelével hoznak létre (pl. plazma-, vagy festék-szórás). Ebbıl következıen az is látható például, hogy a fenti definíciónak elegettevı vékonyréteg szélsıséges esetben akár nagyobb fizikai rétegvastagsággal is bírhat, mint egy közönséges vastagréteg, habár ez messze nem tipikus.A vékonyrétegek kutatási eredményeit és ipari felhasználási lehetıségeit bemutató szakirodalom zömében angol nyelven érhetı el, így több szakkifejezés magyar megfelelıje csak lassan válik széles körben elfogadottá. Ezért az elterjedt vékonyréteg (thin-film) kifejezéssel ellentétben néhány esetben az angol terminológiát valamilyen formában átvéve bıvült a hazai szakzsargon. Így használják sokan a réteghordozó helyett a szubsztrát (substrate), vagy a rétegépítés helyett a réteg-leválasztás kifejezéseket, mely utóbbi az angol layer depositionelterjedt – habár kissé félreértelmezhetı – tükörfordítása.Vékonyrétegeket már régóta elı tudunk állítani, és így az adott kor anyagtudományi módszereit felhasználva tanulmányozásuk elvégezhetı. A mai modern vékonyrétegekhez hasonló fémbevonatokat elıször a 19. században galvanizálással és vákuumpárologtatással sikerült létrehozni. A 20. században a vákuum- és méréstechnika, illetve az elektronikai eszközök fejlıdésével párhuzamosan számtalan rétegépítési eljárás jelent meg (lásd 2.1 fejezet). Dolgozatom szempontjából releváns és nagy jelentıségő esemény volt a lézerek megjelenése a 20. század közepén. A lézeres vékonyrétegépítéssel elért elsı eredményeket a 60-as években publikálták [4, 5, 6]. Az ezt követı évtizedekben gyorsuló ütemben haladt a lézerek, és ennek a leválasztási technikának a fejlesztése, valamint az így elérhetı kutatási eredmények bemutatása. A 21. századra a lézeres rétegépítési technikák közül az impulzuslézeres leválasztás (Pulsed Laser Deposition, PLD) vált meghatározóvá, elsısorban a nagyintenzitású, Q-kapcsolt, és az ultrarövid impulzushosszúságú lézerek megjelenésével és megbízhatóvá válásával. A PLD rétegépítési módszer a mai napig a legrugalmasabb laboratóriumi vékonyréteg elıállítási lehetıségek egyike. Elınyei mellett azonban hátrányai is vannak (lásd 2.1.7. fejezet), ami gazdaságos alkalmazhatóságát egyenlıre nem teszi lehetıvé a tömeggyártást célzó profitorientált iparban.A vékonyrétegek alkalmazásukat tekintve szintén nagy múlttal rendelkeznek. Az elsı vékonyréteg bevonatokat elıszeretettel használták dekorációs célokra olyan hétköznapi használati tárgyakon, mint pl. a szemüvegkeret, játékok, textíliák, ékszerek, stb. Erre a célra kiválóan megfelelt az aranysárga színő TiN anyag, ami keménységével még bizonyos mértékő kopásállóságot is biztosított Ezt követıen a funkcionális bevonatok is elterjedtek, melyek célzottan, egy bizonyos felületi tulajdonságuk révén elınyösen befolyásolják a hordozó eszköz használhatóságát. Ezeket a funkcionális rétegeket tulajdonságaik és rendeltetésük alapján kategorizálni lehet. A vékonyrétegépítéssel foglalkozó szakirodalom ezt részletesen megteszi, itt azonban csak érzékeltetni tudom a felhasználási lehetıségek sokrétőségét.