Получение пленок ITO методом реактивного магнетронного распыления
Понятие и содержание метода пульверизации, его недостатки. Определение поверхностного сопротивления пленок. Методы осаждения прозрачных проводящих покрытий из газовой фазы. Разработка технологии получения пленок ITO реактивным магнетронным распылением.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.12.2019 |
| Размер файла | 667,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рисунок 2.1. Распылительная камера
При наличии нескольких камер в подколпачном объеме такая конструкция позволяет проводить распыление разных материалов в общей камере, не загрязняя других мишеней.
Подробно конструкция распылительной камеры представлена на Чертеже2. Квазизамкнутый объем состоит из основания камеры 9, на котором размещен магнетрон с мишенью диаметром 40 мм, и узла заслонки 5, скрепленных шпильками 7. Между узлами 5 и 9 через кольцевые резиновые уплотнения зажат цилиндрический отрезок кварцевой трубы 6, который образует боковую стенку камеры. На подвижной части карусели закреплен узел подложкодержателя 4 с подложкой. Для очистки мишени перед напылением магнетрон и подложка разделены заслонкой, на которую и происходит очистка мишени. К камере через узел крепления 2 присоединена манометрическая лампа 1 для контроля и поддержки давления рабочего газа в распылительном объеме. Соотношение парциальных давлений аргона и кислорода согласно c теоретическими предпосылками было выбрано 10:1.
Такое технологическое оснащение позволяет:
Ї проводить напыление в едином технологическом цикле, который сокращает время изготовления и моделирует процесс промышленного получения подобных структур;
Ї делает процесс «чистым», не загрязняя подколпачную оснастку посторонними материалами;
- сокращает время на подготовку к напылению очередного слоя;
- экономит рабочий газ;
При толщине распыляемой мишени 2 мм внешний и внутренний диаметр зоны эрозии равны, соответственно, 20 и 26 мм.
Исходя из перечисленных данных, можно поставить задачи поиска оптимальной высоты стеклянной части стакана исходя из допустимого разброса толщины напыляемой пленки и максимальной скорости напыления.
Таким образом, с помощью разработанной конструкции рапылительного объема можно отрабатывать технологию нанесения слоев, образующих структуру ФЭП, в том числе и важный для подобных структур прозрачный электропроводный контактный слой ITO.
Для отработки технологии его нанесения макет распылительной камеры был размещен внутри вакуумной камеры автоматизированной установки типа ВУП-5М.
2.2 Расчет неравномерности толщины пленок ITO, обеспечиваемой разработанной распылительной камерой
Одним из наиболее эффективных методов нанесения пленок в планарной технологии является метод магнетронного распыления материалов [16]. Высокая скорость распыления материала в магнетронной системе распыления определяется высокой плотностью ионного тока на мишень. Высокая плотность ионного тока достигается за счет локализации плазмы у поверхности мишени с помощью сильного поперечного магнитного поля.
1 - мишень; 2 - магнитная система; 3 - зона распыления; 4 - магнитные силовые линии; 5 - поток распыляемого вещества; 6 - подложка; 7 - подложкодержатель
Рисунок 2.2. Схема магнетронной системы распыления
Схема магнетронной системы распыления показана на рисунке 2.2. Основными элементами системы являются мишень 1 и магнитная система 2. Магнитные силовые линии 4 замкнуты между полюсами магнитной системы. Между мишенью 1 и подложкодержателем 7 прикладывается электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Замкнутое магнитное поле у поверхности мишени локализует разряд вблизи этой поверхности. Положительные ионы из плазмы аномального тлеющего разряда ускоряются электрическим полем и бомбардируют мишень (катод). Под действием ионной бомбардировки происходит распыление мишени. Электроны, эмитированные с катода под действием ионной бомбардировки, попадают в область скрещенных электрического и магнитного полей и оказываются в ловушке. Траектории движения электронов в ловушке близки к циклоидальным. Эффективность ионизации и плотность плазмы в этой области значительно увеличивается. Это приводит к повышению концентрации ионов у поверхности мишени, увеличению интенсивности ионной бомбардировки мишени и к значительному росту скорости распыления мишени.
При построении модели скорости осаждения пленки путем распыления материала из кольцевого испарителя сделаем следующие допущения:
- распыленные атомы распределяются в пространстве по закону косинуса;
- распыленные атомы не сталкиваются друг с другом и с атомами рабочего газа;
- распыленные атомы осаждаются в точке соударения с подложкой.
В общем случае толщина пленки в произвольной точке подложки описывается выражением:
, (2.1)
где V - скорость распыления по толщине;
- угол между нормалью к поверхности распыления и направлением распыления;
- угол между нормалью к поверхности подложки и направлением осаждения;
r - расстояние от элемента распыления до точки осаждения;
t - время распыления.
Модель процесса напыления будем строить для случая, показанного на рис. 2.2, когда мишень и подложка параллельны и соосны. В этом случае угол распыления равен углу конденсации, т.е. =. Рассмотрим геометрическую схему модели мишень - подложка, которая представлена на рис. 2.3.
Распределение распыленного материала по подложке является центрально-симметричным, и описываться одной переменной - расстоянием от центра l. Бесконечно тонкий кольцевой элемент поверхности мишени можно представить в виде dS=RddR, где - угол между l и проекцией R на плоскость подложки X'Y'.
Рисунок 2.3. Геометрическая схема модели мишень-подложка
Угол можно выразить через радиус кольца и расстояние между мишенью и подложкой - cos=H/r. Подставляя эти соотношения в уравнение (2.1) и суммируя дифференциальные элементы кольца мишени путем интегрирования, получим:
. (2.2)
Выразим расстояние r через элементы призмы l, R, d, H, :
, (2.3)
где l2+R2-2lRcos=d2. Подставим выражение (2.3) в уравнение (2.2):
. (2.4)
Проинтегрировав это выражение по времени получим полное количество распыленного вещества. В нашем случае полагаем, что скорость распыления постоянна во времени и не зависит от радиуса кольца распыления, тогда:
. (2.5)
Для интегрирования выражения (2.5) по углу делаем замену b=H2+l2+R2,
c=-2lR, получаем:
. (2.6)
Интегрирование проводим от 0 до 2, делаем обратную подстановку, получаем:
. (2.7)
Можно провести дальнейшее интегрирование, но результат будет очень громоздким. Поэтому при расчете будем использовать численное интегрирование выражения (2.7).
Количественной характеристикой процесса ионного распыления материалов является скорость распыления, которая определяется как:
, (2.8)
где h - толщина распыленного материала;
t - время распыления.
Для расчета скорости распыления материалов при нормальном падении ионов можно пользоваться выражением:
, (2.9)
где jи - плотность ионного тока в сечении, перпендикулярном направлению падения ионов, А/см2;
S - коэффициент распыления материала, атом/ион;
Ма - атомная масса атомов мишени, г/моль;
е - заряд электрона (1,6х10-19 Кл);
Na - число Авогадро (6,023х1023 атом / моль);
- плотность материала, г/см2.
Если распыление материалов проводится в диапазоне давлений, при котором возможен возврат распыленных частиц на мишень из-за процессов обратной диффузии и рассеяния, то значение выбранного или рассчитанного коэффициента распыления должно быть скорректировано.
Коэффициент распыления S характеризует эффективность распыления и определяется как среднее число атомов, удаляемых с поверхности твердого тела одной падающей частицей:
. (2.10)
Падающими частицами могут быть ионы, нейтральные атомы, нейтроны, электроны или фотоны с большой энергией.
Для коэффициента распыления типичны значения 1…5, хотя он может изменяться от 0 до 100. Это зависит от энергии и массы первичных частиц и угла их падения на поверхность, массы атомов мишени, кристаллического состояния твердого тела и ориентации кристалла, от поверхностной энергии связи атомов мишени.
Для реализации распыления атомам мишени должна быть сообщена энергия, превышающая энергию их связи в твердом теле. Эта энергия обозначается как пороговая энергия распыления Епор. Величина ее колеблется в пределах 10…40 эВ. При энергиях меньше пороговой распыление отсутствует. При больших энергиях коэффициент распыления растет с увеличением энергии первичных частиц, достигает максимума, а затем опять падает. Уменьшение коэффициента распыления при более высоких энергиях связано с большой глубиной проникновения частиц в твердое тело и меньшим выделением энергии в поверхностном слое.
Согласно теории Зигмунда для аморфных и поликристаллических материалов для низких энергий ионов до 1 кэВ коэффициент распыления определяется следующим выражением:
, (2.11)
где Ми и Ма - атомные массы ионов и атомов мишени, г/моль;
Еи - энергия падающих ионов, эВ;
Есуб - энергия сублимации атомов мишени, эВ;
- безразмерный параметр, зависящий от Ми/Ма.
Зависимость параметра от отношения Ма/Ми при нормальном падении пучка ионов показана на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4. Зависимость коэффициента от отношения массы атома распыляемого материала Ма к массе иона Ми
Поскольку энергия ионов при распылении в магнетронной системе при работе на аргоне лежит в диапазоне 350450 эВ, то при расчете коэффициента распыления будет использоваться выражение (2.11).
Расчеты проводятся в обратном порядке. Вначале рассчитывается коэффициент распыления и скорость распыления материала мишени. Затем проводится построение контурного изображения распределения толщины напыляемой пленки в зависимости от радиуса пластины и расстояния до испарителя. После этого рассчитывается распределение толщины напыленной пленки по пластине и неравномерность этого распределения. С учетом выданного задания проводится оптимизация положения подложкодержателя с пластиной относительно мишени.
Математические расчеты проведены с помощью программы MathCAD [15]. Поскольку в составе распыляемой мишени содержится 90% индия и только 10% олова расчеты проводятся по индию. Как известно, взаимодействие с кислородом распыляемого материала происходит, в основном, на подложке, поэтому принимаем, что в распылении участвует только аргон.
Рисунок 2.5. Распределение конденсата ITO по поверхности подложки при различных расстояниях катод - подложка
Рисунок 2.6. Профиль толщины пленки ITO на подложке при расстоянии катод - подложка 5.5 см
Расчет показал хорошую равномерность толщины полученного на неподвижной подложке конденсата при расстоянии катод-подложка более 3 см. Результаты расчета приведены на рисунке 2.5. Был рассчитан также профиль толщины пленки на подложке диаметром 30 мм при расстоянии катод-подложка равном 55 мм, отраженный на рисунке 2.6. Расчет показал, что неравномерность толщины пленки не превысил 9,3%.
2.3 Исследование технологических режимов нанесения пленок ITO
Для получения прозрачных электропроводящихпленок ІТО была использована технология реактивного магнетронного распыления, которая совместима с технологией формирования других слоев в структуре фотопреобразователя в едином вакуумном цикле с универсальной вакуумной и электрической оснасткой. Отработка технологии проведена на модернизованной вакуумной установке типа ВУП-5М. Использовался штатный магнетрон установки с мишенью диаметром 40 мм.
Для защиты камеры установки от загрязнения материалом мишени на аноде-экране магнетрона монтировалась конструкция субкамеры диаметром 100 мм с прозрачной боковой стеклянной стенкой в виде цилиндра, которая позволяла наблюдать процесс распыления. Субкамера сверху перекрывалась заземленной металлической диафрагмой с отверстием диаметром 50 мм, которая лимитировала зону занапыления подложкодержателя. Для повышения достоверности измерений контроль давления проводился непосредственно в субкамере с помощью подсоединенной к ней манометрической лампы типа ПМТ-2.
Непосредственно в субкамеру через кольцевой распределитель подавалась рабочая газовая смесь. Стеклянные подложки размером 40х40 мм размещались на штатному подложкодержателе - термостате установки, которая дает возможность стабилизировать температуру подложек до 300°С. Субкамера отделена от подложкодержателя подвижной заслонкой. Перед нанесением покрытия подложкодержатель перемещался на соседнюю позицию для очистки подложки в плазме тлеющего разряда штатной секцией установки.
В экспериментальной части работы исследовалось влияние на оптическую прозрачность и поверхностное сопротивление таких параметров как толщина пленки, температура подложки.
Результаты проведенных исследований отражены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4. По данным таблиц построены графики, приведенные на рисунках2.5, 2.6, 2.7.
Таблица 2.1. Влияние толщины на поверхностное сопротивление пленки ITO
|
h, нм |
40 |
60 |
80 |
120 |
140 |
160 |
|
|
с, Ом•смЧ10?4 |
3,625 |
3,575 |
3,45 |
3,275 |
3,24 |
3,23 |
Рисунок 2.7. Зависимость поверхностного сопротивления пленки ITO от ее толщины
Представленный график демонстрирует слабую зависимость удельного сопротивления пленок от толщины в диапазоне реальных толщин ITO, используемых в солнечных элементах. Обычно спектр их поглощения увеличивают в голубой и УФ-области, просветляя пленкой ITO толщиной около 90 нм.
Таблица 2.2. Влияние температуры подложки на поверхностное сопротивление пленок ITO
|
Тподл.,°С |
50 |
100 |
200 |
300 |
350 |
|
|
с, Ом•смЧ10?4 |
5 |
4 |
2 |
1,05 |
1 |
Рисунок 2.8. Влияние температуры подложки в процессе нанесения пленки ITO на ее поверхностное сопротивление
Рис. 2.8 показывает существенное влияние температуры подложки на электропроводность пленок в процессе их роста, что говорит об улучшении ее структуры, определяющей увеличение подвижности носителей. Хотя технологическая оснастка не позволяет поддерживать температуру подложки выше 350С, на графике видно, что повышение температуры подложки более 300С уже не приводит к заметному увеличению электропроводности, поэтому оптимальной можно считать температуру подложки равную 300С.
Таблица 2.4. Влияние толщины пленки ITO на спектр оптического пропускания
|
л, нм |
Оптическое пропускание, % |
|||
|
h=40 нм |
h=80 нм |
h=160 нм |
||
|
300 |
50 |
27 |
10 |
|
|
325 |
61 |
46 |
25 |
|
|
350 |
70 |
72 |
53 |
|
|
375 |
74 |
88 |
80 |
|
|
400 |
76 |
94 |
86 |
|
|
425 |
78 |
94 |
82 |
|
|
450 |
80 |
92 |
80 |
|
|
475 |
81 |
90 |
79 |
|
|
500 |
82 |
88 |
80 |
|
|
525 |
83 |
86 |
83 |
|
|
550 |
85 |
85 |
85 |
|
|
575 |
85 |
85 |
90 |
|
|
600 |
86 |
85 |
93 |
|
|
625 |
87 |
85 |
95 |
|
|
650 |
88 |
85,5 |
96 |
|
|
675 |
89 |
86 |
95,5 |
|
|
700 |
90 |
86,5 |
95 |
|
|
725 |
91 |
87 |
95 |
|
|
750 |
92 |
87,5 |
94 |
|
|
775 |
93 |
88 |
93 |
Рисунок 2.10. Влияние толщины пленки ITO на ее спектр оптического пропускания
Приведенные на рисунке 2.10 графики показывают ожидаемое увеличение оптического пропускания пленок с ростом толщины в коротковолновой части спектра (до 95% на длине волны 400 нм для толщины пленки 80 нм). Именно толщину пленки 80…90 нм следует считать оптимальной для увеличения спектрального поглощения солнечного элемента в коротковолновой части, что в конечном результате приводит к увеличению его эффективности.
Электрофизические параметры пленок стабилизировались отжигом их при температуре 400°С в течение двух часов. После отжига возрастали прозрачность пленок и поверхностное сопротивление. Результаты измерения сопротивления образцов пленок до и после отжига и результирующей прозрачности пленок разной толщины приведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5. Электрофизические параметры пленок ІТО до и после отжига
|
Образцы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
|
R, Ом/ |
До отжига |
47 |
51 |
60 |
42,5 |
22 |
14 |
|
|
после отжига |
64 |
115 |
163 |
146 |
39 |
32 |
||
|
Т, % |
81 |
83 |
87 |
88 |
86 |
85 |
Образцы 5 и 6 вдвое толще образцов 1…4 (180 нм и 90 нм соответственно)
При напылении мощность разряда поддерживалась на уровне 20…30 Вт.
Найдено, что более прозрачные образцы получены при более высоких давлениях газовой смеси и меньшей мощности разряда.
Разработанная конструкция макета распылительного объема позволила отработать оптимальные технологические режимы реактивного магнетронного распыления для получения пленок ІТО пригодных в качестве прозрачного фронтального электрода в фотоэлектрических преобразователях. Подача рабочей газовой смеси прямо в объем и измерение давления непосредственно в нем давали возможность автоматике вакуумной установки ВУП-5М быстрее реагировать на изменение давления и точнее поддерживать газовый режим разряда.
Проведенные измерения распределения полученных конденсатов по поверхности подложек показали примерно вдвое лучшую равномерность толщины по сравнению с теоретически рассчитанной. Это связано с тем, что математическая модель процесса распыления, на которой основан расчет, не учитывает столкновений распыляемых атомов друг с другом и с ионами и атомами распыляющего газа.
Полученные экспериментальные электрофизические параметры пленок приводят к выводу, что для достижения минимального поверхностного сопротивления их необходимо наносить на подложки, нагретые до 300°С.
Пленки ІТО, предназначенные для использования в ФЭПах, должны иметь толщину 80…90 нм, чтобы обладать просветляющими свойствами в коротковолновой области спектра, где их оптическое пропускание достигает 95%.
3. Охрана труда
3.1 Анализ условий труда в лаборатории
Эксперимент проводился в лаборатории, которая имеет следующие характеристики: длина - 10 м, ширина - 10 м, высота - 3,5 м, площадь S = 100м2, объем равен 350м3. В помещении - 10 рабочих мест, оснащенных шестью установками вакуумного напыления с установочной мощностью 1,5кВт и двумя системами ультразвуковой очистки подложек типа УЗДН. Лаборатория расположена на первом этаже четырехэтажного кирпичного здания. Электроснабжение в лаборатории осуществляется от трехфазной четырехпроводной сети 380В с заземленной нейтралью. В научно-исследовательской лаборатории предусмотрено 10 рабочих мест, что удовлетворяет требованиям НПАОП 0.00-1.28-10 «Правила охорони праці при експлуатації ЕОМ», в соответствии с которыми на одно место должно приходиться не менее 6 м2 площади и 20 м3 объема помещения, так как в нашем случае на одного работающего приходится соответственно 10 м2 и 35 м3.
Человек и оборудование, которое он использует при работе в лаборатории, вместе составляют систему «человек-машина-среда» (ЧМС). Анализируя систему ЧМС, выделим ее следующие ее элементы: 1 элемент «человек» - разработчик; 1 элемент «машина» - комплекс оборудования, состоящий из установки вакуумного напыления и системы ультразвуковой очистки подложек типа УЗДН; 1 элемент «среда» - среда, ограниченная помещением лаборатории; 1 элемент «предмет труда» - предмет разработки.
Представим элемент «человек» тремя функциональными частями: Ч1 - человек, выполняющий целенаправленные действия - разработчик, управляющий установкой; Ч2 - это человек, оказывающий непосредственное влияние на среду (за счет тепловыделения и влаговыделения, потребление кислорода); Ч3 - человек, рассматриваемый с точки зрения его психофизиологического состояния (удовлетворенность работой, эмоциональная нагрузка и т.д.).
Элемент «машина» выполняет основную технологическую функцию, а также побочную - влияние на параметры среды в помещении. В элементе «машина» заложена функция аварийного самоконтроля. Таким образом, элемент «машина» можно разделить на три части: М1 - установка, которая выполняет основную технологическую функцию; М2 - функции аварийной защиты; М3 - влияние установки на среду (выделение тепла, шума, электромагнитное излучение).
На рис. 3.1 представлена структурно-функциональная схема системы ЧМС с указанием связей между элементами данной системы.
Рисунок 3.1. Структурно-функциональная схема системы ЧМС
Все связи, присутствующие в схеме, которая изображена выше, сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1. Описание связей в системе Ч-М-С
|
№ |
Направление |
Описание связи |
|
|
1 |
Ч2-С |
Влияние человека как биологического объекта на среду: потребление кислорода, тепло-влаговыделение и т.д. |
|
|
2 |
С-Ч1 |
Влияние окружающей среды на качество работы оператора: повышенный шум, плохое освещение |
|
|
3 |
С-Ч1 |
Информация о состоянии среды, которая обрабатывается человеком |
|
|
4 |
С-Ч3 |
Влияние среды на состояние организма человека: температура, влажность, освещение, электромагнитные излучения и т.д. |
|
|
5 |
М1-Ч1 М2-Ч1 М3-Ч1 |
Информация состояния машины, которая обрабатывается человеком |
|
|
6 |
Ч1-М1 |
Влияние человека на управление техникой |
|
|
7 |
Внешняя система управления Ч1 |
Управляющая информация о технологическом процессе из внешней системы управления |
|
|
8 |
С-М1 С-М2 |
Влияние среды на работу машины: запыленность, температура |
|
|
9 |
M3-C |
Влияние машины на среду: шум, температура, электромагнитные излучения |
|
|
10 |
Ч1-Ч3 |
Влияние работы человека на его психофизиологическое состояние: усталость и т.д. |
|
|
11 |
Ч3-Ч1 |
Влияние психофизиологического состояния организма на качество его работы |
|
|
12 |
Ч3-Ч2 |
Влияние психофизиологического состояния организма на степень интенсивности обмена веществ между человеком и средой |
|
|
13 |
ПТ-Ч3 |
Влияние предмета труда на состояние человека |
|
|
14 |
М1-ПТ |
Влияние машины на предмет труда |
|
|
15 |
М2-М1 |
Аварийное управляющее воздействие |
|
|
16 |
М1-М2 |
Информация, необходимая для выработки аварийного управляющего воздействия |
|
|
17 |
Ч1 - ПТ |
Влияние человека на предмет труда |
|
|
18 |
Ч1 - Ч2 |
Влияние интенсивности труда на обменные процессы |
|
|
19 |
Ч3 - Ч3 |
Влияние психологического состояния людей друг на друга |
Согласно ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.» в ходе анализа условий труда в лаборатории и определения возможных опасных и вредных производственных факторов, были выявлены следующие ОВПФ, действующие и потенциальные в системе Ч-М-С.
Физические факторы:
- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека: источником является электрическая сеть. Этот фактор является опасным и может быть причиной электротравм и электроударов;
- отсутствие или недостаток естественного света;
- повышенный уровень шума на рабочем месте: источниками шума являются. Повышенный шум вызывает раздражение, снижает внимание рабочих, а также, производительность труда.
Психофизиологические факторы:
- умственное перенапряжение, вызванное переработкой большого количества информации, приводит к снижению работоспособности;
- эмоциональные перегрузки, вызываемые решением задач в условиях дефицита времени, являются причиной раздражения, развивают утомление, могут быть причиной стресса.
В результате анализа системы «человек - машина - среда» было определено, что в лаборатории существуют опасные факторы: повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которого может произойти через тело человека (опасный фактор).
3.2 Промышленная безопасность в лаборатории
В лаборатории используется трехфазная сеть переменного тока с напряжением 380В с заземленной нейтралью, частота 50Гц.
Согласно НПАОП 40.1-1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів» помещение относится к классу помещений без повышенной опасности.
Для защиты сотрудников от поражения электрическим током в лаборатории, согласно НПАОП 40.1-1.32-01, применяется зануление и защитное выключение.
Согласно НПАОП 40.1-1.32-01 функцию защитного выключения можно выполнить, отключив групповой щиток, который находится в легкодоступном месте, справой стороны от входной двери на высоте 1,5 м от пола, а также этажный распределительный щиток, размещенный в десяти метрах от лаборатории. Электропроводка в помещении выполнена с возможностью замены: скрыта в каналах строительных конструкций, что соответствует требованиям НПАОП 40.1-1.32-01.
Произведем расчет отключающей способности устройств максимальной токовой защиты.
Расчетная формула тока короткого замыкания (КЗ):
,
где - фазное напряжение сети, Uф= 220В;
- полное сопротивление петли «фаза-нуль», = 0,9Ом;
Устройство максимальной токовой защиты обеспечивает надежное отключение потребителей электроэнергии от сети, если выполняется условие:
,
= 244 (А).
Тип автомата: PFL6-32/1N/C/003 Eaton, Iном= 30 (А)
Iном < 100 (А),
следовательно, K=1,4
(А)
30 (А) < 174 (А)
следовательно, условие выполняется.
3.3 Производственная санитария в лаборатории
Работы, выполняемые в помещении лаборатории, производятся стоя и не требуют систематических тяжелых физических напряжений, поднятия и переноса тяжестей. В таких условиях энергозатраты работников составляют от 121 до 150 ккал/ч (140 - 174Вт). Следовательно, выполняемые работы относятся к категории 1б.
Согласно ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень» и категории выполняемых работ, для помещения установлены следующие оптимальные нормы микроклимата: температура - 22 - 240С, относительная влажность воздуха - 40…60%, скорость движения воздуха ? 0,2 м/с.
Чтобы обеспечить необходимые нормы микроклиматических параметров и чистоты воздуха в лаборатории используется кондиционирование. Поддержание указанных параметров в холодный период осуществляется системой отопления согласно СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
При проектировании еще одним вредным фактором является умственное перенапряжение.
Основные меры по защите от умственного перенапряжения человека: регулярно, через каждые 40-50 минут рабочего времени делать технологические перерывы, для разрядки умственного напряжения.
3.4 Пожарная профилактика лаборатории
Производство в помещении по пожаровзрывобезопасности согласно НАПБ Б.03.002-2007 «Нормы определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» относится к категории В. Согласно ДБН В.1.1.7-2002 «Защита от пожара. Пожарная безопасность объектов строительства» здание имеет 1 степень огнестойкости, а по НПАОП 40.1-1.21-98 помещение относится к классу П-IIа. Помещение лаборатории расположено в здании, выполненном из железобетонных конструкций, при выполнении работ применяется электрооборудование - установки вакуумного напыления и системы ультразвуковой очистки подложек.
Причиной пожара могут быть: неисправность электрооборудования, нарушение правил пожарной безопасности; перегрузки в сети, перегрев проводников. Для предупреждения пожара необходимо проводить ряд технических и организационных мероприятий, направленных на соблюдение установленного режима эксплуатации электрической сети, оборудования и соблюдения правил пожарной профилактики.
В соответствии с ДБН В.2.5-56-2010 «Інженерне обладнання будинків і споруд. Пожежна автоматика будинків і споруд» данное помещение оснащено системой автоматической пожарной сигнализации с дымовыми пожарными извещателями в количестве 2 штук (из расчета 1 извещатель на площадь помещения до 86м2 при высоте помещения до 3,5 м, но не менее 2 в помещении с установками).
В соответствии с НАПБ Б.03.001-2004 «Типові норми належності вогнегасників» помещение лаборатории должно быть оснащено переносными углекислотными огнетушителями из расчета один огнетушитель ВВК - 1,4, объемом 2 л, на три установки, но не меньше, чем 1 огнетушитель указанного типа на помещение. Следовательно, в помещении лаборатории установлены 3 огнетушителя ВВК - 1,4, так как количество установок - 8 шт.
Также выполнены следующие организационные мероприятия:
· назначен ответственный за пожарную безопасность;
· вопросы пожарной безопасности включены во все инструктажи по безопасности труда;
· ежегодно проводится контроль сопротивления изоляции электропроводников.
При возникновении пожара эвакуация людей, находящихся в помещении, осуществляется через рабочий выход в соответствии с планом эвакуации. План эвакуации размещен на видном месте у выхода из лаборатории.
Заключение
Целью дипломной работы являлась оптимизация тенологии получения электропроводных оптически прозрачных пленок оксидов индия и олова. Для ее достижения были решены следующие задачи:
Їпроведен подробный анализ существующих способов нанесения пленок ITO и достигнутых параметров;
Їразработан макет и конструкция распылительной камеры для отработки технологических режимов получения пленок реактивным магнетронным распылением;
Їпроведен предварительный расчет характеристик конденсатов в заданной конфигурации распылительной камеры;
Їпроведены технологические эксперименты по выяснению влияния технологических режимов на электрофизические параметры пленок.
В разделе «Охрана труда» проведен анализ опасных и вредных производственных факторов и расчет заземления.
Перечень ссылок
1. Козыркин, Б.И. Методы получения прозрачных проводящих покрытий на основе оксида олова [Текст] / Б.И. Козыркин, И.В. Бараненков, А.В. Кощиенко // Электронная техника Сер. Материалы. Ї 2007 г.Ї вып. 4. Ї С. 69Ї85
2. Kim, H. Surface characterization of O2-plasma-ITO anods for organic light tmitting device applications [Текст] / H. Kim, J. Lee, C. Park // Journal of the corean physical society.Ї 2002. Ї V.41, №3.Ї C.395Ї399
3. Margalith, T. ITO contacts to gallium nitride opto electronic dtvices [Текст] / T. Margalith, O. Buchinsky, D. Cohen // Appl. Phys. Lett. Ї 1999.ЇV.74, №26.ЇC.3930Ї3932
4. Gan, L. Effect of thickness of ITO on its properties [Текст] / L. Gan, K. Zwang // Appl. Phys. Lett. Ї2003.ЇV.81, №21.ЇC.1351 Ї1354
5. Park, Y. Work fanction of ITO transparent conductor measured by photoelectron spectroscopy [Текст] / Y. Park, V. Choong, Y. Goo // Appl. Phys. Lett. Ї1996.ЇV.68, №19.ЇC.2699 Ї2701
6. Opt-electrical properties of ITO films deposited on plate glass by high intensity pulsed ion beam method [Текст]: Glass Processing Days. Seul, 19-21 june, 2001
7. Kim, H. Electrical and optical properties of ITO films grown by pulsed laser deposition [Текст] / H. Kim, J. Horwitz, a. Paque // Applied Physics. Ї1999.ЇV.69, №17.ЇC.447 Ї450
8. Lovareda, G. Properties of ITO films deposited by plasma enhanced RTE [Текст] / G. Lavareda, E. Fortunato, A. Amaral // Journal of Non-Cristalline Solids. Ї2004.ЇV.24, №15.ЇC.630 Ї633
9. Sohn, M. Super-smooth ITO thin films by negative sputter ion beam [Текст] / M. Sohn D. Kim, S. Kim // J. Vac. Sci. Technol. Ї2003.ЇV.21, №4.ЇC.1347 Ї1350
10. Rogozin, A. real-time evolution of the ITO film properties and structureduring annealing in vacuum [Текст] / A. Rogozin, M. Vinnichtnko, A. Kolitsch // J. Vac. Sci. Technol. Ї2004.ЇV.22, №2.ЇC.548Ї550
11. Козыркин, Б.А. Исследование процесса пиролитического осаждения пленок диоксида олова из газовой фазы [Текст] / Б.А. Козыркин, И.А. Голованов, В.П. Попов // Электронная техника. Сер. Материалы. Ї 1999.Ї вып. 3 (240).Ї.С. 46Ї48
12. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 7.0 PRO. - М.: СК Пресс, 1998.
13. Броудай И., Меррей Дж. Физические основы микротехнологии: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Осаждение пленочных покрытий сложного химического состава (оксидов, нитридов, металлов). Проблема магнетронного осаждения. Исследование влияние нестабильности мощности и давления магнетронного разряда на процесс осаждения пленок, результаты экспериментов.
диссертация [1,1 M], добавлен 19.05.2013Тонкопленочные слои; назначение тонких пленок, методы их нанесения. Устройство вакуумного оборудования для получения тонких пленок. Основные стадии осаждения пленок и механизмы их роста. Контроль параметров технологических процессов и осажденных слоев.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 11.09.2014Физические основы различных распылений: ионного, катодного, магнетронного, высокочастотного. Получение покрытий распылением в несамостоятельном газовом разряде. Методы контроля параметров осаждения покрытий. Вакуумная металлизация полимерных материалов.
курсовая работа [457,3 K], добавлен 19.01.2011Основные модели токопереноса и фоточувствительности поликристаллических пленок сульфида свинца. Технология получения и физические свойства тонких пленок PbS. Вольтамперные характеристики пленок сульфида свинца. Температурные зависимости образцов PbS31.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 19.01.2012Исследование методами комбинационного рассеяния света ультрананокристаллических алмазных пленок. Влияние мощности лазерного излучения на информативность спектров. Перспективность UNCD пленок как нового наноматериала для применения в электронике.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2014Способы нанесения оксидных пленок. Физические основы работы магнетронных распылительных систем. Особенности нанесения оксидов дуальной магнетронной распылительной системы. Процессы роста и параметры тонких пленок. Ионно-плазменная установка "Яшма".
дипломная работа [2,8 M], добавлен 15.06.2012Анализ физических свойств перовскитов, в которых сосуществуют электрическая и магнитная дипольные структуры. Общая характеристика пленок феррита висмута BiFeO3. Особенности взаимодействия электромагнитной волны и спиновой подсистемой магнитного кристалла.
реферат [512,3 K], добавлен 20.06.2010Физические процессы, лежащие в основе электронной оже-спектроскопии (ЭОС). Механизмы ЭОС, область ее применения. Относительная вероятность проявления оже-эффекта. Глубина выхода оже-электронов. Анализ тонких пленок, преимущества ионного распыления.
реферат [755,3 K], добавлен 17.12.2013Получение, применение функциональных пленок характеризуется ростом в отраслях промышленности и занимает ключевые позиции. Особенно это относится к электронной технике, где тонкие пленки являются элементами устройств крупносерийного производства.
дипломная работа [94,4 K], добавлен 09.06.2008Компьютерное исследование поведения ультратонких пленок аргона, сжатых между алмазными поверхностями с периодическим атомарным рельефом. Его сравнение с поведением ультратонких пленок воды и аргона, заключенных между гладкими и шероховатыми пластинами.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 27.03.2012Кристаллы в форме нитей и волокон, встречающиеся в природе. Определение инкубационного периода и механизма роста кристаллитов фуллерита в пленках олово – фуллерит. Получение пленок методом термического испарения в вакууме, их гранулированная структура.
реферат [9,6 M], добавлен 25.06.2010Процесс нанесения тонких пленок в вакууме. Метод термического испарения. Области давления газов, соответствующие различному вакууму и средняя длина свободного пути молекул. Основные виды насосов, их параметры и характеристика. Средства измерения вакуума.
реферат [18,3 K], добавлен 14.06.2011Производство солнечных модулей, полученных струйным плазмохимическим методом. Разработка модели разложения силана в плазме высокочастотного газового разряда. Влияние метастабильного состояния атома аргона на кинетику электронного газа алюминиевой плазмы.
презентация [1,4 M], добавлен 02.02.2018Методы получения монокристаллов. Структурные характеристики материала. Эпитаксиальные методы выращивания слоев GaAs. Особенности процесса молекулярно-лучевой эпитаксии. Строение, физические свойства пленок арсенида галлия и его основное применение.
презентация [2,8 M], добавлен 26.10.2014Экспериментальные методы измерения подвижности носителей зарядов в диэлектриках. Эффект переключения диэлектрических пленок в высокопроводящее состояние. Исследование подвижностей носителей заряда времяпролетным методом. Изготовление пленочных образцов.
дипломная работа [484,3 K], добавлен 13.10.2015Сущность индуктивно-частотного метода измерения магнитной восприимчивости и принцип работы установки "Эталон-1Б". Разработка программного обеспечения для автоматической записи кривых восприимчивости. Калибровка датчика магнитного поля на эффекте Холла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 18.06.2015Исследование кристаллической структуры поверхности с помощью рентгеновских и электронных пучков. Дифракция электронов низких и медленных энергий (ДЭНЭ, ДМЭ), параметры. Тепловые колебания решетки, фактор Дебая-Валлера. Реализация ДЭНЭ, применение метода.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 08.06.2012Создание атомного силового микроскопа, принцип действия, преимущества и недостатки. Методы атомно-силовой микроскопии. Технические возможности атомного силового микроскопа. Применение атомно-силовой микроскопии для описания деформаций полимерных пленок.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 14.11.2012Способы получения и анализа поляризованного света. Описание установки для получения информации об отражённом свете, ее схематическое изображение. Принципы метода эллипсометрии, его реализация при изучении показателя преломления прозрачных диэлектриков.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 19.04.2012Столкновительный характер движения атомных частиц в газе. Ионная бомбардировка мишени. Особенности ионного распыления в присутствии реакционного газа. Вакуумное технологическое оборудование. Перспективы магнетронного распыления и его дальнейшее развитие.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.03.2015
