Εναπόθεση οξειδίων του πυριτίου με πλάσμα οργανοπυριτικών ενώσεων για την προστασία μεταλλικών επιφανειών από τη διάβρωση

Abstract

Τα λεπτά υμένια οξειδίων του πυριτίου (SiOx) χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως στην μικροηλεκτρονική και στη βιομηχανία συσκευασίας τροφίμων ενώ τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον για την εφαρμογή τους στην προστασία μετάλλικών επιφανειών από την διάβρωση. Η χημική εναπόθεση SiOχ με τη χρήση πλάσματος χαμηλής πίεσης του τετρααιθοξυσιλανίου (TEOS) παρουσιάζει μερικά σημαντικά πλεονεκτήματα όπως εναπόθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες, ομοιόμορφη κάλυψη της επιφανείας και μεγάλους ρυθμούς εναπόθεσης. Από την άλλη πλευρά, η ιδιαιτερότητα της εναπόθεσης μέσω πλάσματος ΤΕΟS, έγκειται στο γεγονός ότι η δομή, οι ιδιότητες και η χημική σύσταση των παραγόμενων υμενίων εξαρτώνται σημαντικά από τις παραμέτρους της διεργασίας, λόγω της πολυπλοκότητας του πλάσματος του ΤΕΟS. Είναι χαρακτηριστικό ότι ανάλογα με τις συνθήκες εναπόθεσης μπορούν να παραχθούν υλικά που η χημική τους σύσταση ποικίλλει μεταξύ σιλικόνης (SiOxCyHz) και σχεδόν στοιχειομετρικού SiO2. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επίδραση διαφόρων παραμέτρων της διεργασίας (ολική πίεση, καταναλισκώμενη ισχύς, προεπεξεργασία επιφανείας) στο ρυθμό εναπόθεσης και στη σύσταση των παραγόμενων υμενίων που εναποτέθηκαν σε επιφάνειες διαφόρων κραμάτων του μαγνησίου. Για τη μέτρηση του ρυθμού εναπόθεσης χρησιμοποιήθηκε ανακλαστική συμβολομετρία με λέιζερ και για το προσδιορισμό της χημικής σύστασης φασματοσκοπία υπερύθρου (FTIR). Όσον αφορά τα διαγνωστικά τεστ του πλάσματος, χρησιμοποιήθηκε φασματογραφία μάζας για τον προσδιορισμό της κατανάλωσης της πρόδρομης ένωσης στην εκκένωση και φασματοσκοπία εκπομπής (OES) για την ανίχνευση και ταυτοποίηση των διεγερμένων ειδών στην αέρια φάση. Η αντοχή στη διάβρωση εκτιμήθηκε με τη βοήθεια της ηλεκτροχημικής φασματοσκοπίας εμπέδησης (ΕΙS) και ο χαρακτηρισμός της επιφανείας με μικροσκοπίες SEM και AFM. Οι συνθήκες που παρουσιάζονται τα βέλτιστα αποτελέσματα αντοχής στη διάβρωση, συζητούνται με βάση τη δομή και τη χημική σύσταση των υμενίων καθώς και τις μεταβολές των ιδιοτήτων του πλάσματος.