Vývoj technologie plazmochemické depozice z plynné fáze pro zlepšení užitných vlastností polymerních tenkých vrstev

Bc. Roman Přibyl

Master's thesis

Development of plasma enhanced chemical vapor technology for improvement of polymer thin films utility properties

Abstract:

Diplomová práce je věnována studiu tenkých vrstev v~závislosti na depozičních\linebreak podmínkách a dále je zaměřená na vývoj vakuového reaktoru pro depozici polymerních vrstev z~organosilikonových a organosilazanových prekurzorů v~reaktivním kapacitně\linebreak vázaném radiofrekvenčním doutnavém výboji. Vrstvy byly deponované ze směsi kyslíku a hexamethyldisilazanu (HMDSZ, $\rm C_6H_{19}NSi_2$) nebo hexamethyldisiloxanu (HMDSO, $\rm C_6H_{18}OSi_2$). Přičemž vrstvy deponované z~HMDSO a HMDSZ jsou známy pro jejich vlastnosti, jako jsou např. vysoká tvrdost, dobrá otěruvzdornost a~hydrofobicita spojená s~antibakteriálními vlastnostmi. Pro komplexní analýzu povrchových, mechanických \linebreak a~chemických vlastností byly použity přístroje jako mikroskop atomárních sil, nanoindentor, konfokální mikroskop, infračervený spektrometr s~Fourierovou transformací,\linebreak kontaktní profilometr a přístroj na měření kontaktního úhlu vody. V~diplomové práci bylo\linebreak pomocí atomové mikroskopie kvantitativně porovnáno tvoření prachu v~plazmatu.\linebreak Deponované vrstvy jsou hydrofobní, přičemž jejich hydrofobicita je způsobená přítomností methylových skupin. I~přes nevýrazné velikosti základních parametrů jako indentační tvrdost a;redukovaný modul pružnosti vykazují vrstvy vysokou elesticitu a vrstvy s~nízkým depozičním časem i~otěruvzdornost.

Abstract:

The present thesis is focused on the study of thin films properties dependent on deposition conditions and the development of a low pressure capacitively coupled radio-frequency PECVD reactor for the preparation of plasma-polymer thin films from organosilazane and organosilicon precursors. Thin films were growth from mixtures of hexamethyldisilazane (HMDSZ, $\rm C_6H_{19}NSi_2$) or hexamethyldisiloxane (HMDSO, $\rm C_6H_{18}OSi_2$) and oxygen. Thin films deposited from HMDSO and HMDSZ are known for their properties, such as high hardness, good abrasion resistance, hydrophobicity, and antibacterial properties. Complex study of surface and mechanical properties and chemical composition was done by~wide range of analytical instruments such as atomic force microscopy, nanoindentation technique, confocal microscopy, infrared spectroscopy with Fourier transformation, stylus profilometer and surface energy evaluation system. Films deposited in this study are hydrophobic and their hydrophobicity is caused by methyl groups. Fundamental mechanical properties of deposited films, such as indentation hardness and reduced elastic modulus, was featureless, but deposited films report high elasticity. Also, thin films deposited with low deposition time show high abrasion resistance.

Keywords

PECVD, tenké vrstvy, organosilikonové a organosilazanové vrstvy, AFM, indentace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Vilma Buršíková, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Pavel Slavíček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Plasma Physics