Vakuové depoziční aparatury
Většina našich vzorků je připravována pomocí vakuových metod. Běžné depozice probíhají za tlaků řádově jednotek Pa. Specializované depozice jako příprava nanočástic nebo nanosloupců vyžadují tlaky v řádu desítek až stovek Pa nebo naopak desetin až setin. Všechny komory mají dvoustupňové čerpání (rotační + difuzní vývěva nebo scroll + turbomolekulární vývěva) a je možné v nich dosáhnout mezního tlaku 10-3 až 10-4Pa nebo i méně v případě turbomolekulární vývěvy. K dispozici je v současné době v naší skupině 12 vakuových depozičních aparatur. Jedna specializovaná depoziční a analyzační komora je uzpůsobena pro libovolnou depozici s možností vzorek měřit již během jeho přípravy (např. FTIR, elipsometrie), nebo těsně po jejím skončení bez nutnosti vyjmutí z vakua (např. XPS).
Pro vlastní nanášení tenkých vrstev je možné použít několik technik (a jejich kombinací!!):
- Vakuové napařování – tj. fyzikální depozice z plynné fáze (anglicky Physical Vapour Deposition - PVD). Tato metoda je založena na vypaření materiálu za nízkého tlaku a jeho následné kondenzaci na substrátu. Vakuové napařování používáme pro nanášení tenkých vrstev kovů.
- Vakuové naprašování (anglicky sputtering). Jedná se o variantu fyzikální depozice z plynné fáze, nicméně oproti vakuovému napařování se jako zdroj materiálu pro tvorbu tenkých vrstev používá planárních magnetronů. Terč, umístěný na magnetronu, je bombardován energetickými ionty generovanými nízkotlakým plazmatem což vede k vyražení částic terče. Ty obdobně jako u vakuového napařování doletí na substrát, kde kondenzují. Tímto způsobem můžeme připravovat tenké spojité i nespojité vrstvy kovů, oxidů kovů i plazmových polymerů.
- Depozice pod velkým úhlem (anglicky Glancing Angle Deposition – GLAD). Tato PVD technika je založena na depozici materiálů za velmi nízkého tlaku na substrát, jehož normála svírá velký úhel se směrem dopadajících částic. Tímto způsobem je možné připravit vrstvy tvořené jednotlivými nanosloupci.
- Plazmatem asistovaná vakuová termální dekompozice (PAVTD). Při této metodě jsou fragmenty tvořené při vakuové termální dekompozici polymerů dále fragmentovány/aktivovány přídavným vysokofrekvenčním plazmatem. Tato technika, vyvinutá na naší katedře, umožňuje přípravu tenkých vrstev plazmových polymerů s regulovatelným stupněm zesíťování, popřípadě s různou morfologií.
- Plazmatem podpořená depozice z plynné fáze – (anglicky Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition – PE-CVD). V této metodě se využívá aktivace vhodného organického plynu či prekursoru ve výboji obklopujícím povrch povlakovaných předmětů. V plazmatu dochází k fragmentaci a aktivaci organických molekul, která indukuje proces tzv. plazmové polymerace. Jako výsledek tohoto procesu vzniká na substrátu tenká vrstva plazmového polymeru. Vhodnou volbou depozičních podmínek (tlak, pracovní plyn, geometrie, výkon, geometrie…) můžeme nanášet vrstvy s různými vlastnostmi (složení, morfologie, smáčivost, bioadhesivní vlastnosti…).
