Введение

Спин-покрытие – это процедура, используемая для нанесения равномерных тонких пленок на плоские подложки. Обычно небольшое количество материала покрытия в жидкой форме наносится в центр подложки, которая либо вращается с низкой скоростью, либо не вращается вовсе. Затем подложку вращают со скоростью до 10 000 об/мин для распределения материала покрытия за счет центробежной силы. Устройство, используемое для спин-покрытия, называется спин-коатер или просто спиннер. Вращение продолжается до тех пор, пока жидкость не стечет с краев подложки, пока не будет достигнута желаемая толщина пленки. Используемый растворитель обычно летуч и одновременно испаряется. Чем выше угловая скорость вращения, тем тоньше пленка. Толщина пленки также зависит от вязкости и концентрации раствора, а также от растворителя. Пионерский теоретический анализ спин-покрытия был проведен Эмсли и соавторами и впоследствии расширен многими другими исследователями (включая Уилсона и соавторов, которые изучали скорость растекания при спин-покрытии, и Данглад Флорес и соавторов, которые разработали универсальное описание для прогнозирования толщины осажденной пленки). Спин-покрытие широко используется в микрофабрикации функциональных оксидных слоев на стеклянных или монокристаллических подложках с использованием прекурсоров золь-гель, где оно позволяет создавать однородные тонкие пленки с наноразмерной толщиной. Оно интенсивно применяется в фотолитографии для нанесения слоев фоторезиста толщиной около 1 микрометра. Фоторезист обычно вращают со скоростью от 20 до 80 оборотов в секунду в течение 30–60 секунд. Также широко используется для изготовления планарных фотонных структур из полимеров. Одним из преимуществ спин-покрытия является однородность толщины пленки. Благодаря самовыравниванию отклонения в толщине не превышают 1%. Толщина пленок, полученных таким способом, также может влиять на оптические свойства материалов. Это важно для электрохимических исследований, особенно при измерении поглощения с помощью УФ-видимой спектроскопии, поскольку более толстые пленки имеют меньшую оптическую прозрачность и обычно не пропускают свет по сравнению с более тонкими пленками, которые пропускают свет до тех пор, пока оптическая плотность пленки не станет слишком низкой. Кроме того, пленки с низким качеством поглощения не являются оптимальными кандидатами для процессов, таких как циклическая вольтамперометрия, поскольку низкое поглощение затрудняет электрохимическую настройку катионов в электрохимической ячейке. Тонкие пленки в этом отношении обладают более желательными оптическими свойствами, которые можно настроить для технологий хранения энергии благодаря свойствам, обусловленным спин-покрытием. Однако спин-покрытие более толстых пленок полимеров и фоторезистов может приводить к образованию относительно больших краевых буртиков, плоскостность которых ограничена физически.