Kapcsolt termoanalitikai módszerek vékony filmek technológiájának fejlesztésébenMadarász János
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,
Általános és Analitikai Kémia Tanszék,
1521 Budapest, XI. Szt. Gellért tér 4.
A vékony rétegek technológiájának fejlesztése, különösen az igen vékony filmeknek olyan high-tech alkalmazási célokra történő előállítása, melyeket a ma, ill. a közeli jövő elektronikai és optoelektronikai ipara támaszt, mindenképpen egy több szükséges lépést magában foglaló folyamat, kezdve prekurzorként szolgáló előanyagok szintézisével és végezve a megfelelő rétegszerkezetű elektronikai és optoelektronikai eszköz kialakításával. Különösen amikor ezen folyamatláncolat első lépéseinek optimalizálása történik, a termoanalitikai mérési technikák és módszerek fontos szerepet játszanak [1-2]. Az áttekintés a főbb kémiai vékonyréteg leválasztási módszerekre, úgymint gőzök kémiai leválasztására (CVD) [3], atomi rétegű leválasztásra (ALE, ALD) [4-5], porlasztásos pirolízises , ill. szol-gél technikákra központosít, válogatott példákat adva a termikus analízis segítette problémamegoldásra.
Az áttekintett irodalom szerint, amíg a vékony filmek közvetlen thermoanalitikai vizsgálatai nem túl gyakoriak, addig a kémiai leválasztási folyamatra vonatkozó tanulmányok száma gyorsan növekszik [1-2]. A vékonyfilmek közvetlen tanulmányozásában a legsikeresebb technikák a magas hőmérsékletű röntgendiffrakció (HT-XRD) [6] az ún. vékonyfilm differenciális pásztázó kalorimetria (TF-DSC) [7] és a pásztázó termikus mikroszkópia (mTA) [8, 9] módszerei, addig a termogravimetriát (TG) és a fejlődőgáz-analízis (EGA) különböző változatait, úgymint a kvarckristály-mikromérlegeket (QCM), ill. kvadrupol tömegspektrométereket (QMS), és FTIR-spektroszkópiás gázelemzőket a filmképződési folyamatok in situ követésére [10], ill. a prekurzor vegyületek előzetes illékonyságának, stabilitásának és reakcióképességének vizsgálatára alkalmazzák.
A magasabb információtartalom elérése és az adatok jobb interpretálása érdekében előnyös a prekurzorok előzetes vizsgálata során is két vagy több, egymást kiegészítő termikus és analitikai módszer együttes kombinációját, azaz szimultán, ill. on-line kapcsolt termoanalitikai mérőberendezéseket (TG/DTA-MS, TG-FTIR, XRD-DSC) használni [11-12]. A bemutatandó példák az alternatív napelemek, a síklapos elektrolumineszcens kijelzők, és a nagy dielektromos állandójú mikroelektronikai szigetelő filmek technológiájával kapcsolatosak.
[1] L. Niinistö, J. Therm. Anal. Cal. 56 (1999) 7-15.
[2] P. K. Gallagher, J. Therm. Anal., 38 (1992) 17.
[3] M. Leskelä, H. Mölsä, L. Niinistö, Supercond. Sci. Technol. 6 (1993) 627-656.
[4] L. Niinistö, Current Opinion in Solid State & Materials Science, 3 (1998), 147-152.
[5] M. Leskelä, M. Ritala, Thin Solid Films, 409 (2002) 138-146.
[6] J. Madarász, T. Leskelä, J. Rautanen, L. Niinistö, J. Mater. Chem., 6 (1996) 781-787.
[7] M. Yu. Efremov, E. A. Olson, M. Zhang, S. L. Lai, F. Schiettekatte, Z. S. Zhang, L. H. Allen. Rev. Sci. Instrum., 75 (2004) 179-191
[8] D. M. Price, M. Reading, A. Hammiche, H. M. Pollock, Int. J. Pharm., 192 (1999), 85-96.
[9] N. W. Botterill, D. M.Grant, Mater. Sci. Eng. A, 378 (2004) 424-428.
[10] A. Rahtu, T. Alaranta, M. Ritala, Langmuir, 17 (2001) 6506-6509.
[11] J. Madarász, M. Krunks, L. Niinistö, G. Pokol, J. Therm. Anal. Cal., 78 (2004) 679-686.
[12] T. Arii, A. Kishi, Y. Kobayashi, Thermochim. Acta, 325 (1999) 151-156.