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Revêtement par centrifugation pour le dépôt de couches minces

1958
Technicien de laboratoire effectuant un dépôt par centrifugation de couches minces en salle blanche.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La rotation revêtement is a procedure for depositing uniform thin films onto flat substrates. An excess of a coating solution is placed on the substrate, which is then rotated at high speed. Centrifugal force spreads the solution, and solvent evaporation or curing solidifies the film, with the final thickness determined by viscosité, La vitesse d'essorage, la concentration et la vitesse de l'essorage.

Le procédé de revêtement par centrifugation se divise en quatre étapes principales : le dépôt, l'essorage, l'essorage et l'évaporation. Au cours de la phase de dépôt, un excès de liquide de revêtement est distribué sur la surface du substrat. Au cours de la phase d'essorage, le substrat est rapidement accéléré jusqu'à la vitesse de rotation finale souhaitée, ce qui provoque un écoulement radial du fluide sous l'effet de la force centrifuge. La phase d'essorage suit, au cours de laquelle l'excès de fluide est éjecté du bord du substrat et le film s'amincit. La dernière étape est l'évaporation, au cours de laquelle le solvant s'évapore du film, laissant derrière lui le revêtement solide. L'épaisseur du film obtenu dépend fortement de plusieurs paramètres. La relation clé a été modélisée par Emslie, Bonner et Peck, montrant que l'épaisseur finale du film [latex]h_f[/latex] est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée de la vitesse angulaire [latex]\omega[/latex], à la concentration initiale de la solution et au taux d'évaporation du solvant, et qu'elle est également fonction de la viscosité du fluide [latex]\nu[/latex]. La formule est souvent simplifiée sous la forme [latex]h_f \propto \omega^{-1/2}[/latex]. Cette technique est privilégiée pour sa simplicité, sa rapidité et sa capacité à produire des films très uniformes d'une épaisseur allant de quelques nanomètres à plusieurs micromètres à l'échelle du laboratoire. Cependant, il s'agit par nature d'un processus discontinu qui peut être source de gaspillage, car une partie importante de la solution initiale est projetée hors du substrat.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Technologie des matériaux

Taper

Processus physique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de la force centrifuge par Christiaan Huygens
  • développement du moteur électrique
  • synthèse de polymères solubles et de photorésists
  • compréhension de la dynamique des fluides et des principes d'évaporation des solvants

Applications

  • fabrication de dispositifs microélectroniques et semi-conducteurs
  • fabrication de revêtements optiques tels que des couches antireflets
  • création de diodes électroluminescentes organiques (OLED)
  • production de disques compacts (CD) et de disques numériques polyvalents (DVD)
  • recherche et développement de nouveaux matériaux et capteurs

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to : spin coating, couche mince, dépôt, substrat, force centrifuge, semi-conducteur, photolithographie, solution de polymère, revêtement uniforme, science des matériaux.

Contexte historique

Revêtement par centrifugation pour le dépôt de couches minces

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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