Plazma a materiály

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

ústav materiálového inženýrství

Anotace:

Základní témata:

1. Základy plazmových procesů. ? Co je plazma, mechanizmy vzniku plazmatu, rozdělení plazmatu, hlavní parametry. Vznik iontů, a radikálů, srážkový průřez. Typy procesů, jejich rozdělení podle typu plazmatu. Mechanizmy adheze. Základní metody materiálové charakterizace.

2. Modifikace povrchů plazmatem. Základní princip plazmového leptání a jeho využití v elektronickém průmyslu, leptání Si a SiO2. Plazmové čištění povrchů. Aktivace povrchů: změna povrchové energie polymerních povrchů, úpravy smáčivosti, úpravy chemického složení povrchu, navázání funkčních skupin.

3. Depozice metodami PVD a PACVD. Interakce iontu s povrchem, energetické rozdělení rozprášených atomů, využití magnetického pole k udržení plazmatu, terče a jejich možná kontaminace. Vakuové napařování (konvenční, reaktivní), katodové obloukové napařování (řízení, filtrovaný oblouk). Magnetronové naprašování a reaktivní magnetronové naprašování (základní parametry, konfigurace magnetického pole, řízení procesu). PACVD metoda (generování plazmatu, vstupní plyny).

4. Metody CVD, plazmová polymerizace: Základy kinetiky plazmové polymerizace, Yasudův parametr, polymerizace z uhlovodíkových, fluorovodíkových, chlorovodíkových a metalorganických prekursorů. Zvýšení tvrdosti povrchu kovových materiálů: plazmová nitridace, plazmová oxidace. plazma grafting.

5. Plazmové stříkání. Generace termického plazmatu. Princip stříkání (okrajově principy podobných metod: HVOF, HVAF, detonační stříkání, oblouk, laser, apod.). Deponovaný materiál: prášky, suspenze, roztoky. Interakce s plazmatem za letu a interakce na podložce.

6. Reaktory, principy činnosti. ?Reaktor pro termické CVD, planární reaktor, cylindrický reaktor, vysokofrekvenční reaktory, mikrovlnné reaktory, down-stream reaktor, ECR-reaktor. Nízkotlaký plasma-jet. Vliv proudění plynu na CVD procesy. Procesy probíhající při atmosférickém tlaku ?založené na koronovém a pochodňovém výboji. Průmyslová PVD zařízení (základní parametry, ekonomické srovnání).

7. Informace o dalších metodách využívajících plazmatu. Plazmová metalurgie, plazmové řezání, plazmová syntéza, plazmová dekompozice.

Požadavky:

Osnova přednášek:

Základní témata:

1. Základy plazmových procesů. ? Co je plazma, mechanizmy vzniku plazmatu, rozdělení plazmatu, hlavní parametry. Vznik iontů, a radikálů, srážkový průřez. Typy procesů, jejich rozdělení podle typu plazmatu. Mechanizmy adheze. Základní metody materiálové charakterizace.

2. Modifikace povrchů plazmatem. Základní princip plazmového leptání a jeho využití v elektronickém průmyslu, leptání Si a SiO2. Plazmové čištění povrchů. Aktivace povrchů: změna povrchové energie polymerních povrchů, úpravy smáčivosti, úpravy chemického složení povrchu, navázání funkčních skupin.

3. Depozice metodami PVD a PACVD. Interakce iontu s povrchem, energetické rozdělení rozprášených atomů, využití magnetického pole k udržení plazmatu, terče a jejich možná kontaminace. Vakuové napařování (konvenční, reaktivní), katodové obloukové napařování (řízení, filtrovaný oblouk). Magnetronové naprašování a reaktivní magnetronové naprašování (základní parametry, konfigurace magnetického pole, řízení procesu). PACVD metoda (generování plazmatu, vstupní plyny).

4. Metody CVD, plazmová polymerizace: Základy kinetiky plazmové polymerizace, Yasudův parametr, polymerizace z uhlovodíkových, fluorovodíkových, chlorovodíkových a metalorganických prekursorů. Zvýšení tvrdosti povrchu kovových materiálů: plazmová nitridace, plazmová oxidace. plazma grafting.

5. Plazmové stříkání. Generace termického plazmatu. Princip stříkání (okrajově principy podobných metod: HVOF, HVAF, detonační stříkání, oblouk, laser, apod.). Deponovaný materiál: prášky, suspenze, roztoky. Interakce s plazmatem za letu a interakce na podložce.

6. Reaktory, principy činnosti. ?Reaktor pro termické CVD, planární reaktor, cylindrický reaktor, vysokofrekvenční reaktory, mikrovlnné reaktory, down-stream reaktor, ECR-reaktor. Nízkotlaký plasma-jet. Vliv proudění plynu na CVD procesy. Procesy probíhající při atmosférickém tlaku ?založené na koronovém a pochodňovém výboji. Průmyslová PVD zařízení (základní parametry, ekonomické srovnání).

7. Informace o dalších metodách využívajících plazmatu. Plazmová metalurgie, plazmové řezání, plazmová syntéza, plazmová dekompozice.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

R. d?Agostino: Plasma Deposition, Treatment and Etching of Polymers. Academic Press 1990

B.N. Chapman: Glow Discharge Processes. John Wiley & Sons 1980

M.A.Lieberman, A.J.Lichtenberg: Principles of Plasma Discharges and Materials Processing. John Wiley & Sons 1994

A.Sherman: Chemical Vapor Deposition for Microelectronics. Noyes Publications 1987

Riccardo d?Agostino, Pietro Favia, Yoshinobu Kawai,Hideo Ikegami, Noriyoshi Sato, and Farzaneh Arefi-Khonsari eds. : Advanced Plasma Technology. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008

J. Reece Roth: Industrial Plasma Engineering. vol 1. IOP Publisjing 1995

J. Reece Roth: Industrial Plasma Engineering. vol 2. IOP Publisjing 2001

Poznámka:

prof. RNDr. Petr Špatenka, CSc. (50%), prof. Ing. Dr. Pavel Chráska, DrSc. (50%)

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: