Установка для получения пленок Лэнгмюра-Блоджетт Советский патент 1993 года по МПК B05C3/02 B29C41/02 

Изобретение относится к технике получения мономолекулярных органичэских пленок Лэнгмюра-Блонджетт и может быть использовано я нанотехнологии, молекулярной электронике, электронной литографии, молекулярной инженерии, оптоэлектронике, технике накопления информации, производстве газовых и биологических сенсоров и т.п.

Цель изобретения - повышение качества пленок.

На фиг.1 показан общий вид установки; на фиг.2 - вид сверху на барьер и рабочую зону до сжатия барьера и пленки; на фиг.З- вид сверху на барьер в процессе нанесения ЛБ-пленкй на подложку.

Установка для получения пленок Лэнг- мюра-Блоджетт содержит ванну 1, подвижный барьер 2, систему привода барьера 2 в виде двигателя 3 для перемещения барьера 2, измеритель поверхностного давления, выполненный в виде весов ;4 с устройством 5 обратной связи с двигателем 3 барьера 2, систему 6 опускания подложки 7. Ванна 1 размещена в защитном коробе 8 и имеет систему 9 фильтрации и осушки воздуха. Барьер 2 выполнен в виде замкнутой ленты постоянного периметра для ограничения рабочей зоны ванны 1 и пересечения поверхности монослоя, при этом одна часть ленты закреплена неподвижно в точках А и Б, а другая подвижная часть выполнена из упругого материала и в форме полуокружности

00

о

00

6

о

до сжатия барьера 2 и смонтирована q возможностью контактирования с подвижными держателями 10 для сжатия барьера 2, которые выполнены в виде размещенных перпендикулярно рабочей зоне ванны 1 стержней.

Работа установки осуществляется следующим образом.

В ванне 1 размещены монослой 11 ам- фифильных молекул и жидкая субфаза 12.

В начальном положении (до сжатия) барьер 2 (см.фиг.2) образует в периметре полуокружность, одна часть которой закреплена неподвижно в точках А и Б, а другая - натянута под действием сил поверхностного давления пленки в связи с тем, что при. нанесении амфифиль- ного вещества на поверхность субфазы

12 поверхностное натяжение последней уменьшается. Ряд стержней 10, перпендикулярных поверхности жидкой субфазы 12, сжимает полуокружность барьера 2, в пределе преобразуя ее в ряд полуокружностей

13 диаметром di (фиг.З). Таким образом, периметр барьера D+ 2тгЬ|(я+1)0, где D (АБ) - диаметр первоначальной полуокружности, не изменяется в процессе сжатия, а площадь рабочей зоны 13 уменьшается. Так, для случая (п-1) равноотстоящих на расстояние d стержней 10 начальная

площадь рабочей зоны равна a

4

тг n d2.конечная --- , т.е. рабочая зона сжимается в h раз. Меняя количество стержней и соответственно расстояние между ними, можно получить любую степень сжатия. Отметим, что до самого последнего момента сжатия (до приближения стержней 10 к неподвижной части барьера 2) в данной конструкции отсутствуют узкие проливы, что обеспечивает изотропное сжатие лэнгмю- ровской пленки.

По достижении нужной степени сжатия, фиксируемой по излому на изотерме поверхностное давление - площадь пленки, т.е. при образовании плотноупакованного монослоя осуществляют нанесение ЛБ- пленки на твердую подложку 7 путем перпендикулярного пропускания последней через поверхностный монослой.

Предлагаемая конструкция барьера 2 удобна также для нанесения ЛБ-пЛенок на поверхность волноводов путем пропускания последних через ряд полуокружностей, ограниченных стержнями 10. Таким образом можно наносить ЛБ-пленки сразу на несколько волноводов. Волноводы с нанесенными ЛБ-пленками находят использование и в нелинейной оптике.

Пример. Барьер изготавливают из фторопластовой ленты толщиной 0,3 мм и

шириной 25 мм. Диаметр полуокружности

составляет 300 мм. Сжимающие стержни 10

изготавливают из фторопласта, диаметр

стержней - 3 мм, расстояние между ними . 20 мм. На поверхность рабочей зоны 13,

ограниченной барьером 2, наносят смесь арахидоновой кислоты (АК) и тетрафинил- порфирина (ТФП) (в соотношении молекулярных долей 8:1) в хлороформе при концентрации 1 мг/см3.

После испарения растворителя с поверхности субфазы 12 сжимающие стержни 10 подводят к выпуклой части барьера 2 и осуществляют сжатие со скоростью 10 мм/мин, одновременно измеряя зависимость поверхностное давление - площадь, приходящаяся на одну молекулу при помощи весом 4 Вильгельми. При достижении поверхностного давления 23 мН/м на изотерме появляется характерный излом,

свидетельствующий о фазовом переходе двумерная жидкость - двумерный кристалл. При этом давлении осуществляют нанесение ЛБ-пленки путем пропускания подложки 7 сквозь монослой, поддерживая

поверхностное давление постоянным с помощью устройства 5 обратной связи весы- барьер. Полученная ЛБ-пленка обладает однородной и бездефектной структурой вплоть до 180 нанесенных монослоев.

Таким образом, данная установка обеспечивает высокое качество наносимых ЛБ- пленок, отсутствие примесей и является существенно более простой и надежной в эксплуатации.

Форму л а изо б ре тен и я

Установка для получения пленок Лэнг- мюра-Блоджетт, содержащая ванну, подвижный барьер, выполненный в вкде замкнутой ленты постоянного периметра, для ограничения рабочей зоны ванны и пересечения поверхностного монослоя, при этом одна часть ленты закреплена неподвижно, а другая - подвижная часть - смонтирована с возможностью контактирования с подвижными держателями для сжатия барьера, систему привода барьера, измеритель поверхностного давления с устройством обратной связи с барьером, систему опускания подложки, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества пленок, подвижная часть ленты барьера выполнена из упругого материала и в форме

полуокружности до сжатия барьера, а де- щенных перпендикулярно рабочей зоне ржатели выполнены в виде набора разме- ванны стержней.

Использование: получение мономолекулярных органических пленок ЛэнгмюраБлоджетт для нанотехнологии, молекулярной электроники, электронной литографии, молекулярной инженерии, оптоэлектрони- ки, техники накопления информации, газовых сенсоров и т.п. Сущность изобретения: установка содержит ванну и барьер, который выполнен в виде замкнутой ленты постоянного периметра. Она ограничивает рабочую зону ванны. Одна часть ленты закреплена не юдвижно. Другая часть выполнена из /npyroio материала и в форме полуокружности до сжатия барьера. Она контактируете подвижными стержнями для сжатия полуокружности барьера, в пределе преобразуя ее в ряд полуокружностей. Стержни расположены перпендикулярно рабочей зоне ванны. 3 ил. е Ё

п

А

Фиг. 7

о о

7

70

Фиг 2