Depuneri de filme epitaxiale prin MBE

Cuvinte cheie

evaporare în vid ultraînalt, depuneri de filme subțiri, filme cristaline, epitaxie moleculară

Aplicații

Infrastructura

Departamentul de Fizică Moleculară și Biomoleculară a Institului dispune de o instalație modernă, de epitaxie moleculară, ce a fost achiziționată în martie 2012 din Germania de la firma Omicron. Principalele caracteristici tehnice ale instalației sunt următoarele:

1. Incintă de vid-ultraînalt, la un nivel de 10^-10 mbar, asigurat de un sistem de pompe care include o pompă turbomoleculară, o pompă ionică și o pompă de sublimare cu titan

2. Instalația este dotată cu patru celule de evaporare din care se pot evapora, simultan sau secvențial, diferite materiale prin încălzire până la temperaturi de 1450ºC

3. Tun de electroni pentru monitorizarea, în timp real, a stării de cristalinitate a filmului depus

4. Monitor al presiunii fasciculul atomic/molecular pentru controlul ratei de depunere a materialului pe  substrat

5. Balanță de cuarț pentru monitorizarea grosimii filmului depus pe substrat

6. Temperatură controlabilă pentru suportul substratului de depunere, între temperatura azotului lichid, -196ºC, și 827ºC

7. Tun cu ioni de argon pentru curățarea substratului înainte de depunere sau pentru tratamentul filmului depus

Aplicații uzuale - exemple

Realizarea de filme metalice, cristaline, cu structură insulară, pentru dispozitive plasmonice

Astfel de filme metalice se pot realiza pentru a fi folosite ca substraturi în tehnica de detecție spectroscopică de tip SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy). Aceasta este o alternativă modernă la tehnica Raman care oferă o sensibilitate crescută față de varianta clasică. De aceea, ea este deosebit de utilă atât pentru detecția prezenței unor substanțe chimice, chiar și la concentrații foarte mici, cât și la detecția unor microoganisme.

Grupul nostru de cercetare are experiență în realizarea de substraturi SERS prin tehnica MBE. O realizare recentă este un film din aur cristalin, cu structură insulară, prezentat în figurile de mai jos. Acesta și-a dovedit utilitatea ca și substrat de detecție de tip SERS, oferind o eficiență cu 30% mai mare comparativ cu o probă comercială, în raport cu analitul Raman Cristal Violet.

Straturi subțiri conductoare și semiconductoare pentru componente și dispozitive electronice și optoelectronice

Astfel de structuri de straturi subțiri conductoare și semiconductoare sunt folosite pentru realizarea noii generații de componente și dispozitive electronice și optoelectronice, precum microprocesoare, circuite integrate, diode, tranzistori, diode laser, LED-uri. O gamă variată de astfel de produse sunt comercializate la nivel mondial de companii de notorietate, precum INTEL, AMD, IPG Photonics, Hamamatsu și altele.

Avantaje

√ Diagnoză la fiecare etapă de fabricație. Instalația de epitaxie moleculară este cuplată la o altă instalație de vid ultraînalt ce are facilități de microscopie de scanare de tip AFM și de tip STM. Acest lucru permite atât caracterizarea topografiei substratului, cât și topografia filmelor depuse, imediat după realizarea acestora, fără ca proba să părăsească mediul de vid ultraînalt

√ Controlul temperaturii substratului. Acest lucru permite asigurarea temperaturii necesare substratului în timpul depunerii, și efectuarea de tratamente termice asupra probei. Aceste tratamente termice se pot realiza atât anterior depunerii, pentru degazarea și curățarea pirolitică a substratului, cât și ulterior depunerii, de exemplu în vederea obținerii unor efecte dorite de micro-/nanostructurare a filmelor depuse

√ Tratament cu ioni de argon. Echiparea instalației de epitaxie moleculară cu tunul de ioni de argon permite o curățare mai agresivă a substratului de depunere. Acest lucru este necesar atunci când există contaminanți care sunt puternic legați de substratul de depunere și care nu au putut fi îndepărtați prin metoda tradițională de sonicare în diverși solvenți chimici.

Fișa expertiză

Descarcă fișa în format pdf

Costuri estimative

Prețul pentru realizarea unei depuneri de strat subțire epitaxial începe de la 500 lei și poate crește în funcție de complexitatea procesului de fabricație dorit. Factori care influențează prețul unui proces de depunere de straturi subțiri epitaxale sunt următorii:

1. Costul materialului/materialelor de interes

2. Complexitatea procesului de curățare și de tratament a substratului de depunere, ce are loc înaintea de depunerea filmului de interes, dacă acest lucru este necesar

3. Numărul și grosimea straturilor care se doresc a fi depuse

4. Temperatura la care se menține substratul de depunere în timpul depunerii − o temperatură criogenică implică costuri suplimentare

5. Tratamente termice post-depunere

6. Imagistica topografiei stratului/straturilor depuse, prin microscopie de forță atomică sau prin microscopie de tunelare

7. Manopera, care include cheltuielile de personal și pe cele indirecte, asociate cu operațiunile de preparare a probei și de imagistică a acesteia