Установка для нанесения многослойных покрытий на подложку

 

О П И С А Н И Е (и) 557823

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.06.75 (21) 2144646j05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 20.0б.77 (51) М. Кл. В 05С 3/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 667.64(088.8) (72) Автор изобретения

В. Я. Водяной

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЪ1Х

HOKPblTHA НА ПОДЛОЖКУ

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, и может быть использовано для получения сверхрешеток, применяемых, в частности, как дифракционные решетки в рентгеновском микроанализе, а также для изучения поверхностных свойств плавающих на жидкости или перенесенных на твердую подложку мономолекулярных слоев.

Известные в настоящее время установки для нанесения многослойных покрытий при получении периодических слоистых структур состоят из ванны с жидкостью, мономолекулярного слоя на поверхности жидкости, устройства для поддержания постоянства величины поверхностного давления и механизма для многократного погружения подложки (1). В этой установке для поддержания постоянства поверхностного давления мономолекулярного слоя использовалась подвижная плавающая поперек ванны навощенная нить, уравновешенная поверхностным давлением жидкого масла, разлитого на поверхности жидкости по одну сторону от нити — так призываемый

«масляный поршень». Но контроль за процесссм перенесения осуществлялся путем подсчета числа погружений и визуально по смещению нити. Кроме того, ограниченность числа подходящих масел, а также загрязнение мономолекулярного слоя маслом приводили к по лучению дефектных структур.

Иввестна установка для получения слоистых периодических структур (2), в которой уст. 5 ройство для поддержания постоянства поверхностного давления не имеет недостатков

«масляного поршня» и состоит из размещенного в одном конце ванны плавающего барьера, уравновешенного постоянной электромаг10 нитной тягой и неподвижного барьера, ограничивающего мономолекулярный слой с противоположного конца ванны. Контроль за процессом перенесения осуществляется так же подсчетом числа погружений и визуально по

15 смещению плавающего барьера.

Известна установка для нанесения многослойных покрытий на подложку, содержащая ванну с жидкостью и размещенными на ее поверхности мономолекулярным слоем наноси20 мого вещества и уравновешенной пластиной, устройство для поддержания постоянства поверхностного давления мономолекулярного слоя, механизм погружения подложки в ванну и прибор для регистрации процесса переноса

25 мономолекулярного слоя на подложку (3). В установку включен прибор для регистрации процесса переноса слоев. Устройство для поддержания постоянства поверхностного давления состоит из подвижной пластины, уравноЗ0 вешенной тягой реверсивного двигателя, Меха557823 низм для погружения содержит второй реверсивный двигатель. Прибор для регистрации процесса перенесения включен в систему коммутации реверсивных двигателей. Контроль за процессом перенесения состоит в записи дискретных сигналов, обусловленных колебаниями поверхностного давления (контроль за переносом слоя на подложку) и сигналов коммутации двигателя механизма погружения (подсчет числа погружений). Дискретные сигналы, обусловленные колебаниями поверхностного давления в процессе перенесения, приводят к дискретным смещениям подвижной пластины, дискретным смещениям мономолекулярного слоя lIQ поверхности жидкости, и тем самым свидетельс,вуют о переносе слоя на подложку.. Недостатком контроля за процессом перенесения в известной установке является выбор в качестве параметра контроля изменения величины поверхностного давления, так как оно меняется не только за счет переноса слоя на подложку, но и за счет дискретности перемещения мономолекулярного слоя по поверхности жидкости, обусловленной несогласованностью мгновенных скоростей движения подвижной пластины и перенесения мономолекулярного слоя на подложку.

С целью обеспечения непрерывного контроля и управления процессами стабилизации слоя и его нанесения, предлагаемая установка снабжена устройством для измерения абсолютной величины и изменения площади переносимого мономолекулярного слоя, выполненным в виде уравновешенного рычага, укрепленного на оси датчика угла поворота, связанного с прибором регистрации и тягой уравновешенной пластины.

На фиг. 1 изображена установка; на фиг. 2 — примеры записи абсолютной величины и изменения площади переносимого мономолекулярного слоя, полученные с помощью введенного в установку устройства.

Установка состоит из фторопластровой ванны 1 с жидкостью, мономолекулярного слоя 2 и пластины 3, плавающих на поверхности жидкости, уравновешенной силой давления мономолекулярного слоя и тягой груза 4, соединенного капроновой нитью 5 с пластиной 3 через легкий пенопластовый шкив б (пластина 3 выполнена из фторопластовой пленки толщиной 0,1 мм и шириной, равной ширине ванны), рычага 7, уравновешенного грузом 8, связанного шарнирно с тягой подвижной пластины 3 и укрепленного на оси сельсина 9, служащего датчиком угла поворота, неподвижная обмотка которого соединена с генератором 10 переменного тока, а подвижная обмотка с селективным усилителем 11 и самопишущим потенциометром 12. Для перемещения подложки служит кривошипно-шатунный механизм 13, связанный с размещенным в антивибрационном чехле 14 ползуном 15, на конце которого укреплен держатель 1б подложки 17. Вся установка размещена на антивибрационной платформе, состоящей из слоя уп5

5Э

65 ругих шаров 18, на котором лежит стальная плита 19, на поверхности которой стоит ориентированный горизонтально столик 20 с противопыльным колпаком 21. Величина сил трения плавающей пластины 3, шкива б и рычага 7, составляют 1 — 2% от силы тяги уравновешивающего груза. Установка работает следующим образом. В ванну заливают жидкость, очищают ее поверхность, наносят мономолекулярный слой, устанавливают пластину в левом конце ванны и начинают вести запись изменения площади слоя при постоянном давлении, которая соответствует кинетике образования конденсированного мономолекулярного слоя на поверхности жидкости. Происходит так называемый процесс стабилизации слоя, по окончании которого судят о готовности слоя к переносу на твердую подложку, Запись изменения площади осуществляется следующим образом. При изменении площади в процессе стабилизации плавающая пластина 3 под действием постоянной тяги груза 4 сдвигается на расстояние, пропорциональное изменению площади слоя, а шарнирно связанный с тягой рычаг 7 поворачивается на некоторый угол, являющийся непосредственной мерой площади слоя. Сигнал датчика угла поворота прокалиброван на самопишущем потенциометре 12 в единицах площади слоя. На фиг. 2 показана типичная запись процесса стабилизации мономолекулярного слоя стеариновой кислоты на поверхности жидкосги (участок а).

Так осуществляется непрерывный контроль стабилизации мономолекулярного слоя на поверхности жидкости при постоянном поверхностном давлении.

После окончания процесса стабилизации слоя включают механизм погружения и начинают процесс перенесения слоя с поверхности жидкости на подложку, который происходит следующим образом. Подложка 17 с помощью кривошипно-шатунного механизма 13 плавно опускается к мономолекулярному слою

2 и начинает погружаться в жидкость со скоростью 1 — 2 см/мин, пересекая уровень мономолекулярного слоя. В процессе погружения подложки часть слоя переносится на поверхность подложки, величина площади слоя, остающегося в ванне, уменьшается на величину площади переносимого слоя, а пластина и остающийся на жидкости слой, уравновешенные постоянной тягой, смещаются на расстояние, пропорциональное изменению площади, непрерывно фиксируемое самопишущим потенциометром. Так происходит перенесение мономолекулярного слоя и непрерывный контроль перенесения при погружении подложки. После достижения максимальной глубины погружения и перенесения первого мономолекулярного слоя начинается медленный подъем подложки и перенесение второго слоя, которое фиксируется точно так же самопишущим потенциометром. Многократное погружение и извлечение приводят к получению периодических слоистых структур.

557823

На фиг. 2 приведена типичная запись процесса переноса мономолекулярного слоя стеариновой кислоты, на подложку площадью см с качественным переносом (участок б), а также дефектным переносом, возникшим, в частности, из-за старения мономолекулярного слоя в ванне (участок с).

Установка имеет приведенные ниже преимущества.

1. Непрерывный контроль стабилизации мономолекулярного слоя перед его перенесением на подложку дает возможность оценить качество исходного слоя и предотвратить получение дефектных структур.

2. Непрерывный контроль переноса мономолекулярного слоя на подложку позволяст сво"временно обнаруживать появление первого же дефектного слоя в создаваемой структуре и устранить причины, вызывающие его появление (" частности, заменить состарившиеся мономолекулярцый слой или жидкость) и далее вести перенос на ту же подложку. Таким образом, установка позволяет получать многослойные периодические структуры с миним ал ьным количеством дефектов, выявляемых по мере нх возникновения.

3. Г1о данным непрерывного контроля стабилизации мономолекулярного слоя и переноса нескольких первых слоев структуры можно устанавливать оптимальный режим переноса слоя на подложку (величину поверхностного давления, скорость погружения подложки, температуру в ванне) при использовании новых веществ (жидкости в ванне, мономолекулярного слоя, материала подложки), что эко-. номит время подбора режима.

Формула изобретения

Установка для нанесения многослойных покрытий на подложку, содержащая ванну с жидкостью н размещенными на ее поверхности мономолекулярным слоем наносимого ве10 п,ества и уравновешенной пластиной, устройство для поддержаHliÿ постоянства поверхностного давления мономолекулярного слоя механизм погружения подложки в ванну и прибор регистрации процесса переноса моно15 молекулярного слоя на подложку, о т л и ч а юи а я с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного контроля и управления процессами стабилизации слоя и его нанесения, она снабжена устройством для измерения абсолютной

20 величины и изменения площади переносимого мономолекулярного слоя, выполненным в виде уравновешенного рычага, укрепленного на оси датчика угла поворота, связанного с прибором регистрации и тягой уравновешенной пласти25 HbI.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Blodgett К. В., 1. Amer. Chem. Яос., 57, 30 1007, 1935.

2. Henke В. L., Advances in Х. ray analysis, 7, 460, 1963.

3. Лвторское свидетельство X 315631, кл.

В 05 С 1/02, 1969.