- Technologie nanášení tenkých vrstev z roztoku
- spin-coating & dip-coating
- Laboratoř uhlíkových nanomateriálů
- Laboratoř keramických materiálů
- Laboratoř materiálů pro fotoniku
- Laboratoř MO-CVD
- depozice oxidových a nitridových tenkých vrstev
- Pomocná zařízení
Technologie nanášení tenkých vrstev z roztoku
Spin-coating
Metoda spin-coating slouží pro přípravu tenkých vrstev o tloušťce v řádech nanometrů až mikrometrů na rovinné substráty. Vrstvy se nanáší z těkavých roztoků či suspenzí. Metoda nachází široké uplatnění jak v laboratorní tak v průmyslové sféře. Vlastní princip spočívá v nanesení malého množství roztoku do středu horizontálně uchyceného substrátu a jeho následné rotace až na několik tisíc otáček za minutu. Odstředivé síly způsobí, že se roztok rovnoměrně rozprostře po celém povrchu substrátu, přičemž přebytek roztoku odtéká přes jeho okraj. Takto dojde k vytvoření tenké vrstvy nebo vrstev v případě opakovaného nanášení... (více)
Dip-coating
Dip-coating je metoda, která umožňuje přípravu tenké vrstvy na obou stranách substrátu najednou. Princip metody spočívá ve vertikálním ponoření substrátu do roztoku na určitou dobu. Poté se substrát s definovanou rychlostí vynořuje, přičemž přebytečný roztok stéká zpátky do nádoby a odpařuje se nadbytek rozpouštědla. Čím je roztok víc smáčivý, tím tenčí vrstvu zanechává na povrchu substrátu. Při nanášení může dojít k tzv. klínovému efektu, což je nesouměrnost v tloušťce vrstvy na spodní a vrchní části substrátu. Nanesená vrstva se dále tepelně zpracovává. Metoda dip-coating se vyznačuje svojí finanční nenáročností a jednoduchostí přípravy vrstev... (více)
Laboratoř uhlíkových nanomateriálů
Zařízení pro depozici uhlíkových nanomateriálů metodou CVD
CVD Reaktor je vybaven odporově vyhřívaným horizontálním křemenným reaktorem. Zařízení je využíváno pro přípravu uhlíkových nanotrubiček a grafenových vrstev. Depozice uhlíkových nanotrubiček je prováděna pomocí kovových katalyzátorů. Depozice grafenu je prováděna na kovových substrátech (Cu.Ni) v křemenném nosiči.
Popis zařízení
- Depozice je možné provádět při teplotách do 1200 °C a v rozsahu tlaků od 10 Pa do 100 kPa
- Plyny jsou do reaktoru dávkovány pomocí hmotových průtokoměrů (vodík, metan, amoniak, argon, dusík)
- Zařízení je možné doplnit diferenčně čerpaným mechanickým manipulátorem pro řízenou manipulaci se vzorkem uvnitř horké zóny reaktoru
Zařízení pro syntézu grafenu termickým rozkladem prekurzorů
Reaktor pro syntézu grafitu exfoliací jeho prekurzorů (oxid grafitu) je vybaven magnetickým manipulátorem pro rychlou manipulaci se vzorkem uvnitř horké zóny reaktoru. Exfoliaci je možné provádět ve vakuu nebo řízené atmosféře.
Popis zařízení
- Křemenný horizontální reaktor vybavený magnetickým manipulátorem
- Možnost ohřevu vzorku do teploty 1100 °C
- Exfoliace v řízené atmosféře (vodík, dusík, amoniak, kyslík, chlor)
- Možnost práce v rozsahu tlaků 0,01–1 bar
Laboratoř keramických materiálů
Laboratoř je vybavena základním technologickým vybavením pro přípravu oxidové i neoxidové keramiky. Popis základního vybavení laboratoře:
- Trubkové pece pro syntézy ve vakuu a řízené atmosféře do teploty 1450 °C
- Muflové pece pro syntézy v pevné fázi a růst krystalů z tavenin do teploty 1750 °C
- Planetární mlýn a ultrazvukový homogenizátor
- Zařízení spin-coating a dip-coating pro přípravu tenkých vrstev z roztoků nebo gelových prekurzorů (více)
- Hydraulický lis a lisovací formy, nástavec pro izostatické lisování
- Sol-gel technologie pro přípravu rozotků a gelů na nášení (coatings), pevných (nano)prekurzorů a nanočástic.
Laboratoř materiálů pro fotoniku
Popis základního vybavení laboratoře
- Zařízení pro přípravu optických vlnovodů
- Zařízení pro přípravu optických vlnovodů v elektrickém poli
- Zařízení na řezání a leštění substrátů
Laboratoř MO-CVD
Zařízení pro depozici oxidových vrstev
Laboratoř disponuje zařízením pro přípravu tenkých vrstev oxidových materiálů metodou MO-CVD (depozice epitaxních vrstev z plynné fáze s využitím organokovových prekurzorů). Zařízení využíváno pro depozici vrstev vysokoteplotních supravodičů na bázi Bi-Sr-Ca-Cu-O a manganitých oxidových perovskitů (systém La-Sr-Mn-O a Bi-Sr-Ca-Mn-O), ZnO (dopovaného magnetickými příměsemi) a NiO.
Popis zařízení
- Horizontální indukčně vyhřívaný křemenný reaktor. Substráty se umísťují na inconelový nosič
- Kapalné prekurzory jsou do reaktoru dávkovány hmotovým průtokoměrem a ultrazvukovým rozprašovačem
- Reaktor je vybaven předehřevem vstupujících prekurzorů pro jejich zplynění
- Prekurzory jsou používány zejména v podobě b-diketonátů a alkoholátů
- Jako nosný plyn je používána směs argonu, dusíku a kyslíku regulovaná pomocích hmotových průtokoměrů
- Tlak v reaktoru je stabilizován v rozsahu 0,01–1 bar
Zařízení pro depozici nitridových vrstev
Zařízení je určeno pro přípravu epitaxních vrstev AIIIN nitridů depozicí z organokovových prekurzorů a amoniaku. Depozice je prováděna v horizontálním křemenném reaktoru vybaveném indukčním ohřevem. Zařízení je využíváno zejména pro přípravu epitaxních vrstev GaN dotovaných Mn pro aplikace ve spintronice.
Popis zařízení
- Horizontální křemenný reaktor s Mo susceptorem
- Prekurzory prvků v podobě trimethylgallia, trimethylhliníku, trimethylindia a bis(methylcyklopentadienyl) manganu jsou umístěny v nerezových sytičích. Množství prekurzoru dávkované do reaktoru je řízeno teplotou prekurzoru, tlakem a průtokem nosného plynu.
- Jako prekurzor dusíku je používán amoniak a pro dotovaní vrstev silan. Nosné plyny (dusík, vodík) jsou dávkovány pomocí hmotnostních průtokoměrů
- Depoziční reaktor je vybaven zdrojem suchého vakua a stabilizací tlaku v rozsahu 50 – 1000 mbar
Pomocná zařízení
Glovebox pro práci v inertní atmosféře
Glovebox (rukavicový box) s argonovou atmosférou slouží pro základní laboratorní operace v inertní atmosféře, obsahuje velmi nízké koncentrace kyslíku a vody do 0,1 ppm, které jsou monitorovány on-line (viz display vpravo). Díky tomu je možné dlouhodobě pracovat s chemikáliemi, které jsou na vzduchu nestálé (např. oxidují či jsou hygroskopické).
Glovebox je vybaven analytickými váhami, hydraulickým lisem, dále také magnetickou míchačkou s ohřevem a vakuovou pumpou pro provádění základních chemických operací. K zavádění předmětů do rukavicového boxu slouží dvě komory (na obrázku vpravo) o různých průměrech. Box je vybaven tlakovým čidlem, které reaguje na změny vnějšího tlaku (např. při navlékání rukavic) a podle nastavení reguluje tlak uvnitř prostoru.
Laminární box pro manipulaci v bezprašném prostředí
Laminární box (neboli Flowbox) je laboratorní zařízení, které filtruje vzduch pomocí mikrofiltrů a HEPA filtrů a nabízí tak možnost pracovat ve sterilním a bezprašném prostředí. Flowboxu využíváme například při čištění pevných substrátů a přípravě čistých tenkých vrstev.
