KTU Fizikos katedra turi didelį įdirbį ir platų įrangos pasirinkimą plonų sluoksnių auginimo fizikiniais nusodinimo iš garų fazės vakuume metodais srityje.
Plonų sluoksnių auginimo ir tyrimo laboratorijoje turima įranga leidžia auginti įvairias metalų ir jų oksidų dangas, pvz.: Fe2O3, Fe3O4, CuO, Al2O3, ZnO, ZrO2, Bi2O3, Gd2O3, MoO3, TiO2 ir kt. Taip pat šių medžiagų junginius ir mišinius. Magnetroninė plonų sluoksnių nusodinimo sistema pavaizduota 1 pav. Magnetronų išsidėstymas kameros viduje pavaizduotas 2 pav.
Šiuo metu katedroje (2013-2015m.) yra vykdomas Lietuvos Mokslo Tarybos finansuojamas mokslininkų grupių projektas MIP-069/13 „Feroelektrinių plonų sluoksnių, taikomų naujos kartos atminties elementuose, technologijų vystymas“. Projekto vadovas – doc. dr. A. Iljinas. Šiuo metų auginami feroelektriniai švino titanato (PbTiO3) ir švino cirkonato-titanato Pb[ZrxTi1-x]O3 ploni sluoksniai.
Projekto dalyviams pasisekė nufilmuoti sluoksnio auginimo procesą vakuume:
[[{“fid”:”4578″,”view_mode”:”533_plotis_blokui”,”fields”:{“format”:”533_plotis_blokui”},”type”:”media”,”attributes”:{“class”:”media-youtube-video media-youtube-12 media-element file-533-plotis-blokui”}}]]
Filmuke matosi kaip auga ferroelektrinis perovskito struktūros švino titanato (PbTiO3) plonas sluoksnis reaktyviojo magnetroninio dulkinimo sluoksnis po sluoksnio metodu.
Matosi du veikiantys (virš jų dega plazma – vyksta titano ir švino metalinių taikinių dulkėjimas į viršų). Auginimas vyksta esant kameroje 1 Pa deguonies dujų slėgiui. Išlydžių jonizuoti ir įgreitinti deguonies jonai atsitrenkia į taikinius išmušdami iš jų titano ir švino atomus. Virš magnetronų cikliškai slankioja laikiklis, kuriame įtvirtinta silicio plokštelė (padėklas). Nudulkinti atomai keliauja po visą kamerą ir nusėda ant paviršių, kurie yra jų lėkimo kelyje, tuo pačiu ir ant silicio padėklo. Pastarasis yra kaitinamas iki gana aukštų temperatūrų (400 oC – 800 oC). Nuo padėklo temperatūros labai priklauso sluoksnio kristalinė struktūra ir savybės. Ant karšto (reikiamos temperatūros) silicio padėklo nusėdę titano ir švino atomai prisijungia kameroje esantį deguonį ir formuoja perovskito struktūros švino titanatą.
Užaugintų sluoksnių paviršiaus vaizdai padaryti optiniu (3 pav.) ir skenuojančių elektronų mikroskopu (SEM) pavaizduoti 4 pav.
KTU Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto Fizikos katedros docentas dr. Aleksandras Iljinas
KTU Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto Fizikos katedros docentas dr. Vytautas Stankus
1 pav. Magnetroninė plonų sluoksnių nusodinimo sistema (doc. dr. A. Iljinas, KTU fizikos katedra)
2 pav. Magnetronų išsidėstymas kameros viduje.
3 pav. Paviršiaus vaizdas matomas per optinį mikroskopą.
4 pav. Paviršiaus vaizdas suformuotas skenuojančiu elektronu mikroskopu.
