Technologie plazmowe. Paweł Strzyżewski. Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana Zakład PV Fizyki i Technologii Plazmy Otwock-Świerk

Transkrypt

1 Technologie plazmowe Paweł Strzyżewski Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana Zakład PV Fizyki i Technologii Plazmy Otwock-Świerk 1

2 Informacje: Skład osobowy zespołu: mgr inż. Robert Mirowski, dr Robert Nietubyć, prof. Marek J. Sadowski, mgr inż. Paweł Strzyżewski, inż. Jan Witkowski; Bliska współpraca merytoryczna z grupą prof. Sergio Tazzari z University of Tor Vergata z Rzymu. Wkład aparaturowy: 2 stanowiska używane do depozycji cienkich warstw metalicznych techniką wyładowania łukowego (vacuum arc) w warunkach ultrawysokiej próżni (UHV). Wykorzystanie środków finansowych pozastatutowych (krajowych i UE): - kontrakt UE w ramach programu CARE (Coordinated Accelerator Research in Europe) - dofinansowanie w ramach SPUB-N 2

3 Informacje c.d. Usytuowanie tematyki w priorytetach z danej dziedziny: Tematyka związana z rozwojem technologii akceleratorowej wytwarzanie wysokiej jakości i dużej czystości warstw nadprzewodzących niobu (Nb) i ołowiu (Pb). Perspektywy zastosowań: - technika akceleratorowa (miedziane wnęki w.cz., oraz foto-katody iniekcyjne), -wszędzie tak gdzie potrzebne są wysokiej jakości warstwy metaliczne (medycyna, nanotechnologie, urządzenia mikrofalowe, itp.) 3

4 Spis treści Plazma podział i jej wytwarzanie w przemyśle Zastosowania cienkich warstw. Chemiczne i fizyczne metody formowania cienkich warstw. Wyładowanie łukowe. Zastosowanie wyładowania łukowego w warunkach UHV do wytwarzania cienkich warstw nadprzewodzących. 4

5 Plazma 5

6 Plazma nauka i przemysł 6

7 Zastosowania cienkich warstw 7

8 Cienkie warstwy - zastosowania 8

9 Zastosowania: ochrona i wzmocnienie powierzchni Warstwy twarde, np. TiN 9

10 Zastosowania: ochrona i wzmocnienie powierzchni 10

11 Zastosowania: wytwarzanie układów scalonych Źródło: 11

12 Zastosowania: narzędzie chirurgiczne i stomatologiczne 12

13 Zastosowania: implanty (np. stenty) 13

14 Metody chemiczne i fizyczne formowania cienkich warstw 14

15 Techniki plazmowe otrzymywania cienkich warstw Chemiczne (PECVD) jonizacja stałoprądowa jonizacja RF jonizacja mikrofalowa Fizyczne (PEPVD) magnetron sputtering wyładowanie łukowe, rozpylanie laserowe iniektory plazmowe 15

16 Aparatura PEPVD magnetron sputtering 16

17 Aparatura PEPVD rozpylanie laserowe 17

18 Łuk próżniowy (vacuum arc) w UHV Właściwości fizyczne wyładowania łukowego: - Pełna jonizacja plazmy, - Brak gazu roboczego powodującego wyładowanie, - Obecność wielokrotnie zjonizowanych jonów, - Wysokie energie jonów (18-150eV). Właściwości cienkich warstw wytworzonych za pomocą wyładowania łukowego: - Wysoka gęstość i gładkość (jeśli filtrowany), - Wysoka jakość poprzez znaczną redukcję defektów, - Możliwość wykonywania zarówno warstw czystego metalu, jak również związków chemicznych, np. azotki, tlenki, węgliki. - Możliwość depozycji na niepłaskich i nierównych powierzchniach. Przeprowadzanie depozycji w warunkach UHV gwarantuje dużą czystość nanoszonych warstw. 18

19 Aparatura PEPVD łuk próżniowy Źródło: 19

20 Aparatura PEPVD łuk próżniowy 20

21 Aparatura UHV służąca do wytwarzania cienkich warstw nadprzewodzących. Konfiguracja cylindryczna katody Konfiguracja płaska katody 21

22 Zastosowanie: pokrywanie wnęk akceleratorowych warstwą niobu o bardzo wysokiej jakości 22

23 Zastosowanie: wytwarzanie cienkich warstw Pb służących jako foto-katody 23

24 Spis najważniejszych publikacji z 2006r: DEPOSITION OF SUPERCONDUCTING NIOBIUM FILMS FOR RF CAVITIES BY MEANS OF UHV CATHODIC ARC; J. Langner, R. Mirowski,el al.; Vacuum Vol. 80 No (2006) pp BEHAVIOUR OF GAS CONDITIONS DURING VACUUM ARC DISCHARGES USED FOR DEPOSITION OF THIN FILMS; P. Strzyżewski, L. Catani, et al.; AIP Conf. Proc. Vol. 812 (2006) MAGNETIC FILTERS IN UHV ARC-DISCHARGES; CONSTRUCTIONS, FIELD MODELLING AND TESTS OF EFFICIENCY; P. Strzyżewski, J. Langner, et al.; Phys. Scr. Vol. T123 (2006) CATHODIC ARC GROWN NIOBIUM FILMS FOR RF SUPERCONDUCTING CAVITY APPLICATIONS; L. Catani, A. Cianchi, et al.; Physica C Vol. 441 No 1-2 (2006) pp DEPOSITION OF LEAD THIN FILMS USED AS PHOTO-CATHODES BY MEANS OF CATHODIC ARC UNDER UHV CONDITIONS; P. Strzyżewski, J. Langner, et al.; Proc. of 10th European Particle Accelerator Conf. (EPAC-2006) pp PROGRESS IN USE OF ULTRA-HIGH VACUUM CATHODIC ARCS FOR DEPOSITION OF THIN SUPERCONDUCTING LAYERS J. Langner, R. Mirowski, et al.; Vol.2, pp

25 Dziękuję za uwagę 25