Vliv difúze na PECVD funkčních vrstev

Ing. Lenka Volfová, Ph.D.

Doctoral thesis

Influence of Diffusion on PECVD of Functional Layers

Abstract:

Předkládaná disertační práce je zaměřena na problematiku nanášení funkčních tenkých vrstev metodou PECVD na porézní substráty. Zásadní vliv na homogenitu vrstev nanášených na tvarově složité substráty má difúze aktivních částic vznikajících během plazmatického procesu. Jedním z cílů této práce bylo studium penetrace těchto částic do prostor, které jsou různými způsoby stíněny přímému působení plazmatu. V rámci této práce byla navržena metodika studia zabíhavosti na základě měření tloušťky tenkých vrstev v různých místech stíněného substrátu. Pro tento účel byl sestaven modelový substrát se štěrbinou. Reaktivní částice mohly volně pronikat z plazmatu do štěrbiny, kde docházelo k jejich depozici na stěnách štěrbiny. Byla měřena tloušťka vytvořené vrstvy ve štěrbině v závislosti na depozičních parametrech.Předmětem testů byl také vliv velikosti molekul prekurzoru na difúzi během procesu nanášení tenkých vrstev. Pro tvorbu vrstev proto byly použity dva prekurzory s výrazně odlišnými molárními hmotnostmi acetylen a TTIP. Prokázaný vliv byl podpořen výsledky matematického modelu, který vycházel z parametrů experimentálního procesu. Dobrá shoda počítačové simulace s experimentálně získaným profilem vrstev ukazuje na možnost predikce chování aktivních částic během PECVD. Počítačová simulace rovněž prokázala závěry experimentálně získané depozicí vrstev na tkaninu z bavlněných, čedičových a skleněných vláken. Na vrstvách vytvořených na technických tkaninách z čedičových a skleněných vláken byla prokázána fotokatalytická účinnost. Ta ukazovala na perspektivu využití textilních substrátů pro nanášení TiO2 vrstvy vzhledem k velkému měrnému povrchu textilních materiálů.

Abstract:

This thesis deals with thin layers deposition on porous substrates by the PECVD method. Active particles diffusion is one of the most significant factors influencing the homogeneity of thin layers created on spatially complicated substrates during plasmatic process. One of the main purposes of this thesis was the research of the particles' penetration into the spaces shielded from the direct exposure to the plasma. The measurement methodology was designed and a model substrate was built to allow the measurements of fluidity of thin films within different shade areas. Another purpose of the test was study of the influence of the precursor molecules' size on the diffusion during the process of thin film deposition. Therefore two precursors with significantly different molecular weights acetylene and TTIP were used for the layer formation. The demonstrated effect was supported by the results of a mathematical model, based on the parameters of the process. Its very good conformity with the measured results indicates the possibility of prediction of behavior during PECVD process. Good compatibility with computer simulation has been demonstrated in the case of formation of a layer on the textile fabric of cotton, basalt and glass fibers. The layers formed on technical fabrics from basalt and glass fibers proved the photocatalytic activity. This confirmed the prospects of textile substrates for coating by TiO2 layeres due to the large surface area of textile materials.

Keywords

difúze, tenké vrstvy, fotokatalytická aktivita, oxid titanu (TiO2), plazmochemická depozice z plynné fáze (PECVD)

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 1. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2016
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Špatenka, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Materials engineering