نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی خواص اپتیکی لایه نازک SiON تولید شده به روش رسوب‌گذاری شیمیایی بخار پلاسمایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه علوم مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
چکیده
خواص اپتیکی لایه‌های نازک اکسی نیترید سیلیکون (SiON) مورد بررسی قرار گرفته است. لایه‌های SiON به روش رسوب‌گذاری شیمیایی بخار پلاسمایی روی زیرلایه‌های شیشه و سیلیسوم رشد داده شدند. برای تولید پلاسما از منبع تغذیه فرکانس رادیویی با کوپل خازنی استفاده شده است. همچنین از ماده آلی سیلیکاتی تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS)، اکسیژن و نیتروژن به ترتیب برای منبع سیلیسیوم، گاز اکسیدکننده و منبع نیتروژن استفاده شده است. مکانیزم رشد و تغییرات ضریب شکست و همچنین تغییرات جذب اپتیکی لایه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. از نتایج می‌توان فهمید که گونه‌های فعال نیروژن‌ اتمی و یونی تولید شده در حجم پلاسما مشابه ذرات اکسیژنی در مکانیزم اکسیداسیون عمل کرده و باعث تجزیه مولکول‌های TEOS می‌شوند. از این رو افزایش شار نیتروژن در ترکیب گازی پلاسما موجب کاهش ناخالصی‌های آلی ناشی از مونومرهای TEOS می‌گردند. زبری لایه ها کمتر از nm 0.2 اندازه گیری شدند. همچنین، نتایج بررسی نشان داد که با افزودن گاز نیتروژن در ترکیب گازی پلاسما می‌توان بدون تغییر قابل توجهی در شفافیت لایه‌های اکسید سیلیسیوم ضریب شکست آن‌ها را افزایش داد. در نهایت با افزایش شار نیتروژن از 0 تا sccm 80 ضریب شکست لایه ها از 1.446 تا 1.464 افزایش یافت در حالی که میزان جذب اپتیکی لایه ها در همه موارد کمتر از 1 اندازه گیری شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Y.C. Tsai, J. Shieh.Appl. Surf. Sci. 479 (2019) 619-625.
[2] مظفری‌نیا رضا، ارزیابی ضریب شکست نور در لایه‌های نازک سیلیکا، علوم و مهندسی سطح، 5(1388)48-41
[3] بهاری علی و فدایی سیده مژده، ویژگی های نانو ساختار نقره/اکسید سیلیکون، علوم و مهندسی سطح 8(1388)47-41.
[4] V. Hody-Le Caër, E. De Chambrier, S. Mertin, M. Joly, M. Schaer, J.L. Scartezzini, A. Schüler, Energ. 53 (2013) 27-34.
[5] M.R. Holmes, L. Shuo, J. Keeley, M. Jenkins, K. Leake, H. Schmidt, A.R. Hawkins,
IEEE Photon. Technol. Lett. 23 (2011) 1466–1468.
[6] P.A. Premkumar, S.A. Starostin, M. Creatore, H. de Vries, R.M.J. Paffen, P.M.
Koenraad, M.C.M. van de Sanden, Plasma Process. Polym. 7 (2010) 635–639.
[7] J. Kim, S. Jung, K. Jang, H. Park, J. Cho, W. Lee, D. Gong, B. Choi, Y. Kim, J. Park, K.
Kim, J. Yi, Electrochem. Soc. 157 (2010) 182–185.
[8] M. Shahpanah, S. Mehrabian, M. Abbasi-Firouzjah, B. Shokri, Surface and Coatings Technology 358 (2019) 91–97.
[9] M. Abbasi-Firouzjah, B. Shokri, (2020) Thin Solid Films698, 137857.
[10] Marzieh Abbasi-Firouzjah, Babak Shokri, Thin Solid Films, 577, 2015, 67-73.
[11] M. Abbasi-Firouzjah, S. I. Hosseini, M. Shariat, B. Shokri, J. Non-Cryst. Solids 368 (2013) 86-92.
[12] عباسی فیروزجاه مرضیه، محمودی هادی، شکری بابک، بررسی اثر شار گاز استیلن در ترکیب پلاسما بر خواص ساختاری و اپتیکی لایه نازک آلائیده با کربن،  علوم و مهندسی سطح، 43(1399)32-21.
[13] عباسی فیروزجاه مرضیه، شکری بابک، بررسی فرآیند پلیمریزاسیون پلاسمایی برای تولید لایه سیلیکاتی متخلخل،  علوم و مهندسی سطح، 45(1399)64-51.
[14] Jain, M., Ramos-Serrano, J. R., Dutt, A., & Matsumoto, Y. (2020, November). Photoluminescence properties of thin-film SiO x C y deposited by O-Cat CVD technique using MMS and TEOS. In 2020 17th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE) (pp. 1-6). IEEE.
[15]Podlucký, Ľ., Vincze, A., Kováčová, S., Chlpík, J., Kováč, J., & Uherek, F. (2021). Optimization of Fabrication Process for SiON/SiO x Films Applicable as Optical Waveguides. Coatings, 11(5), 574.
[16] M.T. Kim, Thin Solid Films 360 (2000) 60–68.
[17] K. Takizawa, Y.Mori, N.Miyatake, K.Murata, Thin Solid Films 516 (2008) 3605–3609.
[18] L. Zhang, F. Yao, G. Zhao, Y. Hao, Q. Sun, (2014) Plasma Science and Technology, 16(3), 203.
[19] H.G. Tompkins, J.N. Hilfiker, Spectroscopic Ellipsometry: Practical Application to Thin Film Characterization, Momentum Press, New York, 2015.
[20] P. Uznanski, B. Glebocki, A. Walkiewicz-Pietrzykowska, J. Zakrzewska, A.M. Wrobel, J. Balcerzak, J. Tyczkowski, Surf. Coat. Technol. 350 (2018)