Получение неорганических покрытий пиролитическим разложением элементоорганических соединений

СОДЕРЖАНИЕ
Введение . 
1. Анализ опубликованных работ по вопросу термического
разложения кремнийорганических соединений с образованием диоксида кремния 
1.1. Исследование процесса образования диоксида
кремния в разных газовых средах . 
1.2. Влияние исходного соединения на режимы осаждения и физические характеристики диоксида кремния . 
1.3. Низкотемпературные методы получения диоксида кремния 
1.4. Математическое моделирование процесса термораспада ЭОС . 
1.5. Выводы и задачи исследования . 
2. Моделирование процесса осаждения диоксида кремния из
тетраэтоксисилана 
2.1. Физикохимическая модель процесса термораспада тетраэтоксисилана . 
2.2. Математическая модель процесса образования неорганических покрытий из парогазовой смеси 
2.3. Граничные условия 
2.4. Метод решения 
2.5. Определение физичебких свойств многокомпонентной парогазовой смеси . 
2.6. Анализ влияния константы скорости реакции термораспада тетраэтоксисилана на процесс осаждения диоксида кремния 
3. Определение константы скорости термического разложения
элементоорганических соединений в открытой системе . 
3.1. Импульсная проточная система для изучения макрокинетики термораспада ТЭОС 
3.2. Влияние природы поверхности на скорость реакции термораспада этилферроцена . 
3.3. Температурные зависимости константы скорости термораспада элементоорганических соединения в открытой системе . 
4. Исследование процесса осаждения диоксида кремния в реакторе проточного типа . 
4.1. Описание экспериментальной установки . 
4.2. Влияние параметров процесса на скорость осаждения диоксида кремния . 
4.3. Оценка плотности и структурной однородности диоксида кремния . 
4.4. Сравнение результатов экспериментов по наращиванию диоксида кремния с теоретическим расчетом 
5. Метод определения констант скоростей и механизма
термораспада ЭОС . 
5.1. Определение кинетических констант термораспада
5.2. Определение механизма термораспада ЭОС . 
Основные выводы . 
Условные обозначения . 
Литература


Слева от щели, прямо над ней в реакторе располагается кварцевая пластина, которая вместе с выдвижной лодочкой, скользящей по стенкам трубы, образует участок прямоугольного сечения размером 0 х х 8 мм. В реактор через узкую щель шириной  2 мм с большой скоростью поступает реакционная смесь. Линейная скорость потока возрастает в  раз. Авторы делают вывод о том, что это дает возможность иметь на значительной длине реактора за щелью постоянную концентрацию паров тетраэтоксисилана. Увеличение расхода газа вызывает смещение и расширение зоны равномерного роста, а также возрастание максимальной толщины пленки, так как количество ТЭОС, поступающего в реактор в единицу времени, увеличивается. При расходе газаносителя 00 лч проводили исследования влияния температуры синтеза и температуры испарения ТЭОС на скорость осаждения слоев диоксида кремния на кремний и их свойства. Ухудшение свойств пленок при высоких температурах синтеза и испарения тетраэтоксисилана, по утверждению авторов, связано с большой скоростью осаждения, что приводит к формированию более рыхлой структуры пленки. При синтезе толстых пленок  I мкм  наблюдали их растрескивание, начиная с толщин 0,70,8 мкм. Следы трещин обнаруживали и на поверхности германия после стравливания пленки. Процесс пиролиза ТЭОС характеризуется экспоненциальной зависимостью скорости роста от температуры синтеза с энергией активации 4,7 кДжмоль. Авторы   считают, что расхождение указанной величины с данными  ,  обусловлено различиями в условиях осаждения. Повышение температуры испарителя от 9 до 3 К также сопровождается экспоненциальным увеличением скорости роста. Оптимальным режимом осаждения пленок БЮг авторы   считают температуру осаждения 3 К, температуру испарителя 1 К,
расход газаносителя 00 лч, скорость осаждения 0,9 0,0 мщмин. Увеличение скорости потока газа вызывает уменьшение скорости осавдения, так как при этом меньшая часть молекул ТЭ0С успевает разложиться. В инертной среде азота и аргона энергии активаций одинаковы и составляют 3 кД дмоль, для кислорода  ,5 кД дмоль  . В работе   для случая разложения ТЭ0С в инертной среде энергия активации равнялась 8,3 кДдмоль, а авторы   указывают, что энергия активации  ,8 кДжмоль. Таким образом, исследования не дают однозначного ответа на вопросы о кинетике термического разложения ТЭ0С. При достаточно больших скоростях потока газаносителя практически отсутствует зависимость скорости осаждения от скорости потока. Только при очень низких скоростях потока в результате возрастания концентрации ТЭ0С наблюдается увеличение скорости роста пленки окиси кремния. При этом пленка становится менее прозрачной, с хаотическими уплотнениями  . Это может быть связано с тем, что при больших концентрациях ТЭ0С в зоне реакции в газовой фазе образуются частицы диоксида кремния, на которых гетерогенно может протекать процесс термораспада ТЭ0С с образованием крупных агрегатов диоксида кремния. Авторы  6  считают, что при наличии гомогенного распада в объеме процесс следует вести в кинетической области, где вероятность образования крупных агрегатов мала, а основная масса мелких частиц будет выноситься потоком газаносителя из зоны разложения. При малых скоростях потока азота наблюдается рост скорости осаждения окиси кремния с увеличением скорости потока азота  , что хорошо согласуется с результатами авторов  . Это, вероятно, объясняется тем, что процесс осаждения лимитируется процессом доставки вещества в зону разложения. При опреде
ленных скоростях потока имеет место максимум, а при дальнейшем увеличении скорости потока азота скорость осаждения падает. Авторы  , основываясь на зависимости скорости роста от температуры, оценили характер происходящих при этом процессов и выделили две стадии. I к  В  у ,  
I V  В  i   . При температуре выше 3 К Еа ,2 кДжмоль, что указывает скорее на диффузионный характер процесса доставка образующихся радикалов к поверхности. Было сделано предположение, что диффузия сопровождается адсорбционными явлениями на поверхности подложек, в данном случае из германия.