Spin coating — это процедура, используемая для нанесения однородных тонких пленок на плоские подложки . Обычно небольшое количество материала покрытия в жидкой форме наносится на центр подложки, которая либо вращается с низкой скоростью, либо не вращается вообще. Затем подложка вращается со скоростью до 10 000 об/мин для распределения материала покрытия под действием центробежной силы . Машина, используемая для spin coating, называется spin coater или просто spinner . [1]
Вращение продолжается, пока жидкость откручивается от краев подложки, пока не будет достигнута желаемая толщина пленки. Наносимый растворитель обычно летуч и одновременно испаряется . Чем выше угловая скорость вращения, тем тоньше пленка. Толщина пленки также зависит от вязкости и концентрации раствора, а также растворителя. [2] Новаторский теоретический анализ центрифугирования был предпринят Эмсли и др., [3] и был расширен многими последующими авторами (включая Уилсона и др., [4], которые изучали скорость растекания при центрифугировании; и Данглада-Флореса и др., [5], которые нашли универсальное описание для прогнозирования толщины нанесенной пленки).
Спин-коатинг широко используется в микропроизводстве функциональных оксидных слоев на стеклянных или монокристаллических подложках с использованием золь-гель прекурсоров, где он может быть использован для создания однородных тонких пленок с наномасштабной толщиной. [6] Он интенсивно используется в фотолитографии для нанесения слоев фоторезиста толщиной около 1 микрометра . Фоторезист обычно вращается со скоростью от 20 до 80 оборотов в секунду в течение от 30 до 60 секунд. Он также широко используется для изготовления планарных фотонных структур из полимеров.
Одним из преимуществ тонких пленок, нанесенных методом центрифугирования, является однородность толщины пленки. Благодаря самовыравниванию толщина не меняется более чем на 1%. Толщина пленок, полученных таким образом, может также влиять на оптические свойства таких материалов. Это важно для электрохимических испытаний, особенно при регистрации показаний поглощения с помощью ультрафиолетовой и видимой спектроскопии, поскольку более толстые пленки имеют более низкую оптическую пропускаемость и, как правило, не пропускают свет по сравнению с более тонкими пленками, пропускающими свет до того, как оптическая плотность пленки станет слишком низкой. Кроме того, пленки с более низким качеством поглощения не являются идеальными кандидатами для таких процессов, как циклическая вольтамперометрия, поскольку низкая поглощательная способность затрудняет электрохимическую настройку катионов в электрохимической ячейке. Более тонкие пленки в этом отношении обладают более желательными оптическими свойствами, которые можно настроить для технологий хранения энергии из-за их свойств, обусловленных центрифугированием. [7] Однако центрифугирование более толстых пленок полимеров и фоторезистов может привести к относительно большим краевым шарикам, планаризация которых имеет физические ограничения. [8]