Deposition of thin films based on silica on polycarbonates by pulsed dielectric barier discharge

• Autorzy: Opalińska T. , Ulejczyk B. , Karpiński L. , Schmidt-Szałowski K.

Warianty tytułu

PL

Osadzanie cienkich warstw zawierających krzemionkę na poliwęglanach metodą impulsowego wyładowania z barierą dielektryka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The process of thin organo-silica film deposition on polycarbonate in pulsed dielectric barrier discharge was studied. Thin film was deposited from the gas mixture comprising helium, oxygen and tetraethoxysilane under atmospheric pressure without pre-heating of polycarbonate plate. Influences of process parameters, namely the current of single pulse of discharge, PC plate arrangement and position, and plasma-generating gas composition on the deposition rate were investigated. Deposition rate increased from 3.4 to 40.8 nm/min when the current of single pulse increased from 50 to 100 A. The presence of oxygen in plasma-generating gas was necessary to thin organosilicon film forming, but the excess of O2 concentration caused decreasing of film deposition rate, for example: deposition rate was 14.9 or 6.0 nm/min when concentration of O2 was changed from 5 to 20 % by vol. In the films, the following elementaly composition (Si, C, O, H) and morphology of deposited films were characterized.

PL

Wymienioną w tytule cienką warstwę osadzano z mieszaniny gazowej helu, tlenu i tetraetoksysilanu (TEOS) (tabela 1) w aparaturze przedstawionej schematycznie na rys. 1-3. Proces prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym bez podgrzewania podłoża poliwęglanowego (PC) w postaci płytek. Zbadano wpływ parametrów procesu, mianowicie sposobu ułożenia płytek PC w reaktorze (rys. 7, 9 i 10), składu gazu plazmotwórczego (rys. 8) oraz natężenia prądu w pojedynczym impulsie wyładowania na szybkość osadzania. Szybkość ta rosła od 3,4 do 40,8 nm/min wraz ze wzrostem natężenia prądu w pojedynczym impulsie od 50 do 100 A. Stwierdzono, że w procesie tworzenia cienkiej warstwy konieczna jest obecność tlenu w gazach plazmotwórczych, przy czym nadmiar tlenu powoduje zmniejszenie szybkości osadzania z 14,9 do 6,0 nm/min gdy stężenie tlenu wzrasta od 5 do 20 % obj. (tabela 2). Budowę chemiczną oraz morfologię osadzonych warstw scharakteryzowano metodami FT-IR (rys. 4), AFM (mikroskopia siła atomowych, rys. 5) oraz SEM (rys. 6). Cienka warstwa składała się z następujących pierwiastków: Si, C, O oraz H i charakteryzowała się gładkością, a także przezroczystością.

Słowa kluczowe

EN

pulsed discharge; tetraethoxysilane; thin films; polycarbonates

PL

wyładowanie impulsowe; tetraetoksysilan; cienka warstwa; poliwęglan

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 4
• Strony: 257--263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Opalińska T.

• Industrial Chemistry Research Institute, ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa

autor

Ulejczyk B.

• Industrial Chemistry Research Institute, ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa

autor

Karpiński L.

• Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, ul. Hery 23, Warszawa

autor

Schmidt-Szałowski K.

• Warsaw University of Technology, ul. Noakowskiego 3, Warszawa

Bibliografia

• 1. Wróbel M., Wertheimer M. R.: “Plasma deposition, treatment and etching of polymers” (Ed. d’Agostino R.) Academic Press, San Diego, 1990 Chapter 3.
• 2. Hatanaka Y, Sano K., Aoki T„ Wróbel A. M.: Thin Solid Films 2000,368,287.
• 3. Behnisch J., Tyczkowski J„ Gazicki M., Pela I., Hollander A., Ledzion R.: Surf. Coat. Technol. 1998, 98, 872.
• 4. Schmidt-Szalowski K., Kżanek-Boroch Z., Sentek J., Rymuza Z., Kusznierewicz Z., Misiak M.: Plasmas Polym. 2000, 5,173.
• 5. Schmidt-Szalowski K., Fabianowska W., Rżanek-Boroch Z., Sentek J.: J. Chem. Vap. Deposition 1998, 6, 183.
• 6. Opalińska T., Ulejczyk B., Karpiński L., Schmidt-Szalowski K.: Pol. J. Chem Technol. 2002,4,30.
• 7. Vallee C., Goullet A., Granier A., van der Lee A., Durand J., Marliere C.: J. Non-Cryst. Sol. 2000, 272, 163.
• 8. Bapin E., Rohr R.: Surf. Coat. Technol. 2001,142—144, 649.
• 9. Zajiikowa L., Bursikowa V., Perina V., Mackova A., Subedi D., Jania J., Smirnov S.: Surf. Coat. Technol. 2001,142—144,449.
• 10. Miralai S, F„ Czeremuszkin G„ Wertheimer M. R.: Proceedings Int. Symp. High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE VII), Greifswald 2000,33—37.
• 11. Wróbel M., Walkiewicz-Pietrzykowska A., Wick- ramanayaka S., Hatanaka Y.: J. Electrochem. Soc 1998, 145,2866.
• 12. Delsol R., Raynaud P., Segui Y, Latreche M., Agres L., Mage L.: Thin Solid Films 1996,289,170.
• 13. Shirai M., Umeda S., Tsunooka M„ Matsuo T: Fur. Polym. J. 1998, 9,1295.
• 14. Wróbel A. M., Kryszewski M., Czeremuszkin G.: Thin Solid Films 1996,289,112.
• 15. Yang M. R., Chen K. S, Hsu S. T, Wu T. Z. Surf. Coat. Technol. 2000,123, 204.
• 16. Czupryńska J.: Polimery 2002,47, 8.
• 17. Ulejczyk B., Opalińska T, Karpiński L., Schmidt-Szalowski K.: Acta Agrophysia 2002,80, 275.