Aktualności
Fizyka przed Wyzwaniami Cywlizacyjnymi

17 stycznia 2019,
Instytut Fizyki PAN
CTT IFPAN
Centrum Transferu Technologii
Instytutu Fizyki PAN
Materiały - Warstwy dwutlenku cyrkonu

Opis

Cienkie warstwy dwutlenku cyrkonu (ZrO2) są wykonywane metodą osadzania warstw atomowych (ALD) na dowolnym podłożu (np.: Si, GaN, SiC, grafen, SiO2 itp). Materiał powstaje w procesie chemicznym w trakcie reakcji podwójnej wymiany z dwóch reagentów (prekursorów) takich jak woda dejonizowana (prekursor tlenowy) oraz  tetrakis(dimetyloamido)zirconium(IV) - TDMAZ (prekursor cyrkonowy). Związek może być otrzymywany w zakresie temperatur od 70°C do 300°C. Maksymalna wielkość podłoża wynosi 20 cm średnicy.

 

Parametry

  • Grubość: 10 - 3000 nm
  • Tempo wzrostu: 0.2 nm/min
  • Oporność: > 108 Ωcm
  • Przerwa energetyczna: 6.0 eV
  • Współczynnik załamania: 2.1 (635 nm)
  • Względna przenikalność elektryczna: 23±3
  • Właściwości hydrofobowe
  • Chropowatość powierzchni: 0.7 nm < RMS < 30 nm
  • Struktura: polikrystaliczna - faza tetragonalna lub warstwy amorficzne
  • Średnia transmisja w zakresie widzialnym: >80%
  • Jednorodność pokrycia

 

Zastosowania

ZrO2 jest aktualnie szeroko badanym materiałem ze względu na ciekawe fizyczne i chemiczne własności. Charakteryzuje się on  dużą twardością i wytrzymałością mechaniczną, dobrymi właściwościami dielektrycznymi, niską przewodnością cieplną, chemiczną stabilnością oraz wysokim współczynnikiem załamania światła. Materiał ten jest biokompatybilny, zatem znalazł zastosowanie w medycynie i stomatologii do produkcji protez i implantów. ZrO2 ze względu na swoje właściwości może być wykorzystywany jako izolator w urządzaniach elektronicznych, jako powłoki optyczne o wysokim współczynniku załamania w laserach i mikroskopach, a także jako warstwy barierowe, zabezpieczające, a także jako aktywne warstwy konwertujące światło w strukturach fotowoltaicznych.

Zdjęcie przekroju poprzecznego warstwy ZrO2 na krzemowym podłożu wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).

Obraz powierzchni dwutlenku cyrkonu (RMS: 1.0 nm) na krzemowym podłożu wykonany mikroskopem sił atomowych (AFM).

Widmo dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) polikrystalicznych warstw dwutlenku cyrkonu w fazie tetragonalnej. Warstwy zostały wykonane na szklanym podłożu.


Osoby do kontaktu: prof. Marek Godlewski, e-mail: godlew@ifpan.edu.pl, tel: (+48) 22 116 32 57
Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
tel.: (+48) 22 843 70 01 | fax: (+48) 22 843 09 26 | www.ifpan.edu.pl
NIP: 525-000-92-75, Regon: 000326061