ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 6
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ........................ 16
ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ПЛЕНОК ПОЛИИМИДА (ПИ),
ГРАФИТОПОДОБНОГО УГЛЕРОДА, ГРАФЕНА, SiC (ОБЗОР).................. 20
1.1. Краткая характеристика ПИ, получение, свойства и применение
пленок ПИ........................................................................................................... 20
1.2. Получение наноразмерных пленок ПИ с помощью метода
Ленгмюра-Блоджeтт (ЛБ).................................................................................. 25
1.2.1. Формирование мономолекулярных пленок преполимеров ПИ
на поверхности воды и перенос их на твердую подложку методом
ЛБ ..................................................................................................................... 25
1.2.2. Получение и структура пленок ЛБ ПИ .............................................. 31
1.2.3. Применение пленок ЛБ ПИ................................................................. 38
1.3. Получение пленок графитоподобного углерода карбонизацией
полимеров ........................................................................................................... 46
1.4. Сравнительный анализ методов получения пленок графена на
твердых подложках............................................................................................ 63
1.4.1. Получение пленок графена на поверхности
монокристаллического SiC............................................................................ 64
1.4.2. Получение пленок графена на поверхности меди и никеля с
последующим переносом на другие типы подложек ................................. 70
1.4.3. Использование чешуек графена и оксида графена для
получения пленок графена ............................................................................ 91
1.4.4. Получение пленок графена карбонизацией органических
веществ ............................................................................................................ 98
1.4.5. Заключение ......................................................................................... 108
1.5. Получение пленок SiC на Si подложке................................................... 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 1 ........................................................................... 123
ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА ....................................................... 125
2.1. Установки для исследования монослоев на поверхности воды и
получения пленок ЛБ....................................................................................... 125
2.2. Материалы, условия получения монослоев на поверхности воды,
характеристика подложек для нанесения пленок ЛБ................................... 130
3
2.3. Методы исследования пленок на твердых подложках.......................... 134
Глава 3. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК ЛБ
ПРЕПОЛИМЕРА ПИ - АЛКИЛАММОНИЙНОЙ СОЛИ
ПОЛИАМИДОКИСЛОТЫ (ПАК) ДФ-оТД И ПИ .......................................... 138
3.1. Формирование и характеристика монослоев соли ПАК ДФ-оТД на
поверхности воды ............................................................................................ 138
3.2. Формирование пленок ЛБ соли ПАК ДФ-оТД на Si подложке ........... 146
3.3. Исследование структуры пленок ЛБ соли ПАК ДФ-оТД методами
рентгеновской и электронной дифракции..................................................... 150
3.4. Надмолекулярная структура пленок ЛБ соли ПАК и механизм ее
образования....................................................................................................... 155
3.5. Формирование и исследование пленок ПИ ДФ-оТД ............................ 162
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 3 ........................................................................... 173
Глава 4. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК SiC НА Si
ПОДЛОЖКЕ........................................................................................................ 175
4.1. Характеристика пленок графитоподобного углерода (GLC),
полученных карбонизацией пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД на Si подложке
при температуре 1000 C................................................................................. 175
4.2. Характеристика пленок, образующихся на подложке Si(111) в
результате отжига пленок GLC при температурах 1100 C и 1200 C....... 182
4.3. Влияние ориентации Si подложки на структуру пленок SiC,
полученных при температуре 1200 °C........................................................... 191
4.4. Исследование морфологии поверхности пленок GLC и SiC
методом АСМ................................................................................................... 194
4.5. Характеристика «пустот», формирующихся в Si подложке при
росте пленок SiC .............................................................................................. 198
4.6. Типы гетероструктур, образующиеся на Si подложке в результате
карбонизации пленок ЛБ ПИ и отжига пленок GLC при температурах
1100 °C и 1200 °C............................................................................................. 202
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 4 ........................................................................... 205
Глава 5. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК УГЛЕРОДА КАРБОНИЗАЦИЕЙ
ПЛЕНОК ЛБ ПИ НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА............. 207
4
5.1. Характеристика пленок углерода, полученных карбонизацией
пленок ПИ ДФ-оТД.......................................................................................... 207
5.2. Получение пленок углерода со структурой мультиграфена
карбонизацией пленок ЛБ ПИ ПМ-пФ.......................................................... 211
5.2.1. Исследование монослоев соли ПАК ПМ-пФ на поверхности
воды и получение пленок ЛБ соли ПАК и ПИ.......................................... 211
5.2.2. Исследование пленок углерода со структурой мультиграфена
методами ПЭМ, КРС и АСМ ...................................................................... 214
5.3. Особенности формирования структуры и морфологии пленок
углерода, полученных карбонизацией пленок ЛБ ПИ................................. 222
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 5 ........................................................................... 224
ГЛАВА 6. ФОРМИРОВАНИЕ И СВОЙСТВА ГЕТЕРОГЕННЫХ
ОРГАНО - НЕОРГАНИЧЕКИХ КОМПОЗИЦИЙ НА РАЗЛИЧНЫХ
СУБСТРАТАХ..................................................................................................... 225
6.1. Применение пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД для герметизации пор в low-k
диэлектрике SiCOH.......................................................................................... 225
6.1.1. Проблема герметизации пор в low-k и ULK-диэлектриках........... 225
6.1.2. Требования к пленкам, предназначенным для герметизации
пор в low-k и ULK диэлектриках................................................................ 234
6.1.3. Характеристика пористой пленки SiCOH на кремниевой
подложке и требования к пленке ЛБ ПИ, формируемой на
поверхности SiCOH...................................................................................... 235
6.1.4. Определение оптимальных условий осаждения монослоев
соли ПАК ДФ-оТД на поверхность SiCOH............................................... 238
6.1.5. Влияние условий формирования пленки ЛБ ПИ на толщину и
показатель преломления пленок SiOCH.................................................... 241
6.1.6. Исследование структуры ПИ/SiOCH/Si методами РЭМ и
эллипсометрической порометрии............................................................... 246
6.2. Применение пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД для стабилизации
электретного заряда на поверхности диоксида кремния ............................. 253
6.2.1. Проблема повышения стабильности заряда в электретах ............. 253
6.2.2. Стабилизация электретных свойств в структуре «диоксид
кремния - пленка ЛБ ПИ»............................................................................ 254
6.3. Применение пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД для увеличения
селективности полимерных газоразделительных мембран......................... 259
6.3.1. Особенности газоразделительных ПИ мембран ............................. 259
5
Глава 6.3.2. Формирование и свойства композиционной полимерной
мембраны «ПФО-пленка ЛБ ПИ ДФ-оТД» ............................................... 261
6.4. Применение пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД для снижения внутреннего
напряжения в мембранах микромеханических устройств........................... 264
6.4.1. Формирование и исследование мембранной структуры
«нитрид кремния – пленка ЛБ ПИ ДФ-оТД» ............................................ 265
6.5. Получение свободновисящих наноразмерных мембран ПИ ДФоТД..................................................................................................................... 269
6.5.1. Формирование наноразмерных мембран ПИ ДФ-оТД на
металлической сетке-матрице с размером ячеек 4040 мкм................... 269
6.6. Получение высокопроводящих и оптически прозрачных
углеродных пленок на изолирующих подложках карбонизацией
пленок ЛБ ПИ................................................................................................... 273
6.6.1. Электрофизические и оптические свойства пленок углерода,
полученных карбонизацией пленок ЛБ ПИ ДФ-оТД на подложках
из кварцевого стекла и сапфира.................................................................. 273
6.6.2. Электрофизические и оптические свойства пленок углерода,
полученных карбонизацией пленок ЛБ ПИ ПМ-пФ на подложках из
кварцевого стекла......................................................................................... 275
6.6.3. Сравнение характеристик пленок углерода, полученных на
изолирующих подложках разными методами и перспективные
направления их применения........................................................................ 278
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 6 ........................................................................... 282
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 284
БЛАГОДАРНОСТИ ............................................................................................ 286
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 288
