Жұқа пленкалар жасау үшін қолданылатын spin coating әдісі туралы ақпарат. Бұл әдіс центрифуга күші арқылы жабынды таратуға көмектеседі. Spin coater туралы да біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Спиндік қаптау – бұл жалпақ субстраттарға біркелкі жұқа қабаттар жағуға қолданылатын процедура. Әдетте, сұйық күйдегі қаптама материалының шағын мөлшері субстраттың ортасына қолданылады, ол төмен жылдамдықпен айналады немесе мүлдем айналмайды. Содан кейін субстрат центробегтік күшпен қаптама материалды тарату үшін секундына 10 000 айналымға дейін айналады. Спиндік қаптауға қолданылатын машина спин жапсырушы немесе қарапайым спинер деп аталады. Айналу субстраттың шеттерінен сұйықтық ағып шыққанша жалғастырылады, қаптаманың қажетті қалыңдығына жеткенше. Қолданылған еріткіш әдетте ұшпалы болады және бірден буланады. Айналу жылдамдығы жоғары болған сайын, қабықша соғұрлым жұқа болады. Қабықшаның қалыңдығы ерітіндінің тұтқырлығы мен концентрациясына, сондай-ақ еріткішке де байланысты. Спиндік қаптаудың алғашқы теориялық талдауын Emslie және авторлар тобы жүргізді, ал кейінгі көптеген авторлар (соның ішінде спиндік қаптауда таралу жылдамдығын зерттеген Уилсон және авторлар тобы; және жиналған қабықшаның қалыңдығын болжау үшін әмбебап сипаттаманы тапқан Danglad Flores және авторлар тобы) оны кеңейтті. Спиндік қаптау, шыны немесе монокристаллдық субстраттардағы функционалдық оксид қабаттарын микроөндіруде, сульгель прекурсорларын қолдана отырып, кеңінен қолданылады, онда бұл әдіс наноөлшемді қалыңдықтармен біркелкі жұқа қабаттар жасауға мүмкіндік береді. Ол фотолитографияда 1 микрометр қалыңдығындағы фоторезист қабаттарын жағу үшін де қолданылады. Фоторезист әдетте 30-60 секунд ішінде секундтық 20-80 айналымда айналады. Бұл полимерлерден жасалған жазық фотоникалық құрылымдарды жасау үшін де кеңінен қолданылады. Жұқа қабықшаларды спиндік қаптаудың бір артықшылығы – қабықша қалыңдығының біркелкілігі. Өзін-өзі тегістеудің арқасында қалыңдық 1%-дан артық өзгере алмайды. Осылай өндірілген қабықшалардың қалыңдығы да осындай материалдардың оптикалық қасиеттеріне әсер етуі мүмкін. Бұл электрохимиялық сынақтар үшін, әсіресе ультракөк сәулелік спектроскопиядан сіңіру көрсеткіштерін өлшегенде маңызды, себебі қалың қабықшалардың оптикалық өткізгіштігі төмен және жұқа қабықшаларға қарағанда жарық өткізбейді (жұқа қабықшалар пленканың оптикалық тығыздығы тым төмен болмайынша жарық өткізе алады). Сонымен қатар, сіңіру қасиеті төмен қабықшалар циклдік вольтамметрия сияқты процестер үшін қолайлы емес, себебі төмен сіңіру электрохимиялық жасушадағы катиондардың электрохимиялық күйін өзгертуге кедергі келтіреді. Осыған байланысты жұқа қабықшалар энергия сақтау технологиялары үшін жақсырақ оптикалық қасиеттерге ие, себебі олардың қасиеттері спиндік қаптау арқылы өзгертіледі. Дегенмен, полимерлер мен фоторезистердің қалың қабаттарын спиндік қаптау салыстырмалы түрде үлкен жиектерді құрауы мүмкін, олардың жазықтығы физикалық шектеулерге ие.
Spin coating is a procedure used to deposit uniform thin films onto flat substrates. Usually a small amount of coating material in liquid form is applied on the center of the substrate, which is either spinning at low speed or not spinning at all. The substrate is then rotated at speeds up to 10,000 rpm to spread the coating material by centrifugal force. A machine used for spin coating is called a spin coater, or simply spinner. Rotation is continued while the fluid spins off the edges of the substrate, until the desired thickness of the film is achieved. The applied solvent is usually volatile, and simultaneously evaporates. The higher the angular speed of spinning, the thinner the film. The thickness of the film also depends on the viscosity and concentration of the solution, and the solvent. Pioneering theoretical analysis of spin coating was undertaken by Emslie et al., and has been extended by many subsequent authors (including Wilson et al., who studied the rate of spreading in spin coating; and Danglad Flores et al., who found a universal description to predict the deposited film thickness). Spin coating is widely used in microfabrication of functional oxide layers on glass or single crystal substrates using sol gel precursors, where it can be used to create uniform thin films with nanoscale thicknesses. It is used intensively in photolithography, to deposit layers of photoresist about 1 micrometre thick. Photoresist is typically spun at 20 to 80 revolutions per second for 30 to 60 seconds. It is also widely used for the fabrication of planar photonic structures made of polymers. One advantage to spin coating thin films is the uniformity of the film thickness. Owing to self leveling, thicknesses do not vary more than 1%. The thickness of films produced in this manner may also affect the optical properties of such materials. This is important for electrochemical testing, specifically when recording absorbance readings from Ultraviolet visible Spectroscopy, since thicker films have lower optical transmittance and typically do not allow light to shine through in comparison to thinner films allowing light to go through before the optical density of the film becomes too low. Additionally, films with lower absorbance quality are not as ideal of candidates for processes such as Cyclic Voltammetry because the low absorbance hinders electrochemical tuning of cations when in an electrochemical cell. Thinner films in this regard have more desirable optical properties that can be tuned for energy storage technologies because of their spin coated influenced properties. However, spin coating thicker films of polymers and photoresists can result in relatively large edge beads whose planarization has physical limits.