prezentacja programu powerpointgrup oh (pary hmds) * temp. 200 – 250oc 2. nanoszenie fotorezystu...
Post on 04-Aug-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Polisilany
R1, R2 .... – CH3, C2H5, C6H5, C6H11 i
inne
Mechanizm otrzymywania polisilanów
Struktura trójwymiarowego polisilanu
Typy przestrzennego uporządkowania polisilanów
a.) polisilan liniowy
b.) polisilan rozgałęziony
c.) polisilan usieciowany
d.) dendrymer
e.) nanoklaster
f.) nanokryształ
Zastosowania polisilanów
A. Polimery preceramiczne
B. Fotolitografia
C. Rodnikowe fotoinicjatory polimeryzacji
Polimery preceramiczne
Wymagania jakie muszą spełniać polimery preceramiczne ( „wish list”):
1. Materiał wyjściowy – łatwo dostępny, tani, bezpieczny i nietoksyczny
2. Otrzymywanie polimeru – prosta procedura chemiczna, duża wydajność, łatwa
izolacja czystego produktu
3. Polimer – ciekły, jeśli stały to topliwy albo rozpuszczalny w rozpuszczalnikach
organicznych, stabilny termicznie i odporny na utlenianie
4. Piroliza polimeru – duża wydajność ceramiki (minimalny skurcz, ograniczenie
destrukcji przez uwalniane produkty gazowe i ich mała szkodliwość)
Przykładowe materiały ceramiczne otrzymywane z polimerów
preceramicznych:
SiC, Si3N4, SiC/Si3N4,
AlB12, TiB2, BN, AlN, TiSi, BP, B4C
Prekursory krzemowych materiałów ceramicznych
polimer
preceramiczny
formowanie
kształt
z polimeru
preceramicznego
kształt
z materiału
ceramicznego
wstępnaobróbka
utrwalony kształt
z polimeru
preceramicznego
piroliza
Schemat zastosowania polimerów preceramicznych
w otrzymywaniu materiałów ceramicznych.
Mechanizm otrzymywania włókna ceramicznego
• Przekształcenie nietopliwego polidimetylosilanu w topliwy
polimer preceramiczny – polikarbosilan (PCS)
• Ogrzewanie PCS generuje złożoną strukturę polimeru,
z którego można uzyskiwać włókna w wyniku przędzenia
ze stanu stopionego w temp. 350oC.
• Etap formowania kształtu z polimeru preceramicznego.
• Włókno jest utrwalane w wyniku generowania wiązań Si-O-Si na powierzchni
• Utrwalone włókno poddaje się pirolizie w atmosferze azotu
w temp. od 300o do 800o – powstaje trójwymiarowa,
usieciowana struktura krzemowo-węglowa.
• Otrzymane bezpostaciowe włókno poddaje się ogrzewaniu w temp. 1200-1300o uzyskując strukturę polikrystaliczną.
Zalety polimerów preceramicznych
1. Formowanie złożonych kształtów, które w wyniku utrwalenia
i pirolizy zostają zachowane jako kształty z materiału ceram.
2. Przędzenie włókien ze stopionych polimerów i ich piroliza
do włókien ceramicznych.
3. Formowanie cienkich warstw przez naniesienie warstwy sto-
pionego polimeru i jego pirolizę do materiału ceramicznego.
4. Formowanie kompozytów dzięki przenikaniu stopionych
polimerów w materiały porowate i następnej pirolizie.
5. Możliwość zastosowania jako materiału matrycowego.
6. Uszlachetnianie skonsolidowanego już materiału ceramicz-
nego przez wnikanie w jego pory polimeru preceramicznego.
7. Możliwość uzyskiwania błon, membran i innych porowatych
materiałów ceramicznych.
Zastosowania polimerów preceramicznych
1. Elementy turbin gazowych
2. Termiczne osłony rakiet
3. Izolacja elektryczna (oporność > 1013)
4. Tuleje termopar dla stopionych metali
5. Łożyska wysokotemperaturowe
6. Ceramiczne elementy silników gazowo-turbinowych (AGT) ( 100 000 obr./min., temp. gazów odlotowych 1280 –1370oC )
7. Adiabatyczne silniki Diesla ( głowice cylindra, denka tłoków, gniazda zaworów, elementy układu wydechowego)
8. Włókna SiC „Nicalon” ( naprężenie zrywające 3500 Mpa, odporność termiczna > 1200oC )
Fotolitografia
Mechanizm fotodegradacji polisilanów
Fotolitografia negatywowa
Fotolitografia pozytywowa
1. Przygotowanie powierzchni płytki
• Wygrzewanie płytki w celu
usunięcia H2O
• Oczyszczenie i suszenie
płytki
• Zablokowanie resztkowych
grup OH (pary HMDS)
* Temp. 200 – 250oC
2. Nanoszenie fotorezystu
• Mocowanie płytki na uchwycie
podciśnieniowym
• Dozowanie fotorezystu – 5mL
• Etap wolnoobrotowy – 500rpm
• Etap szybkoobrotowy >3000rpm
• Kontrola jakościowa
3. Wstępne wygrzewanie
• Częściowe odparowanie
rozpuszczalnika
• Wstępne utwardzenie rezystu
• Polepszenie adhezji i jedno-
rodności warstwy
• Zwiększenie odporności na
trawienie
• Optymalizacja absorpcji
promieniowania
4. Centrowanie maski i naświetlanie
• Przenoszenie obrazu maski
na płytkę z fotorezystem
• Aktywacja fotoczułych
fragmentów rezystu
• Kontrola rozdzielczości
5. Wywoływanie
• Wymywanie rozpuszczalnych
obszarów fotorezystu
• Ujawnianie odkrytego wzoru
płytki
• Pomiary jakościowe (defekty,
rozdzielczość, jednorodność)
6. Wygrzewanie (utwardzanie)
• Odparowanie pozostałego
rozpuszczalnego fotorezystu
• Poprawa adhezji
• Temperatura wyższa niż
podczas wstępnego
wygrzewania
7. Kontrola jakości wywołania
• Metrologia optyczna lub SEM
• Badanie parametrów:
- defekty, cechy ziaren
- rozdzielczość
- wymiary obrazowania
- grubość warstwy
8. Trawienie
• Selektywne usunięcie
zewnętrznej warstwy płytki
z odsłoniętych fragmentów w
celu modyfikacji powierzchni
(metalizacja, nakładanie pół-
przewodnika itd..)
• Metody:
- trawienie kwasem
- suche trawienie plazmą
• Ocena jakościowa
9. Usuwanie pozostałego rezystu
• Metody
- metoda mokra (kwas, TCE)
- metoda sucha (plazma O2-RIE)
• Finalne usuwanie resztek foto-
rezystu i produktów ubocznych
10. Końcowa kontrola jakości
• Fotorezyst jest całkowicie
usunięty
• Wzór na płytce odpowiada
wzorowi na masce
(metoda pozytywowa)
• Testy jakościowe
- defekty, uziarnienie
- wymiary
- mikrostruktura powierzchni
Rodnikowe fotoinicjatory polimeryzacji
Rodniki sililowe generowane pod wpływem promieniowania UV
mogą ulegać addycji do podwójnych wiązań i inicjować proces
polimeryzacji olefin.
Stosunkowa mała wydajność fotoinicjacji jest częściowo
kompensowana przez duży współczynnik ekstynkcji polisilanów
i brak reaktywności wobec tlenu.
top related