Warstwy epitaksjalne CVD - epitaksja - orientowana krystalizacja, zjawisko narastania kryształu jednej substancji na krysztale drugiej, zachodzące przy wzajemnej krystalograficznej orientacji tych płaszczyzn sieciowych którymi kryształy się zrastają Warunkiem geometrycznym wystąpienia epitakcji jest istnienie w sieciach dostatecznie gęsto obsadzonych płaszczyzn sieciowych które mogą przynajmniej w przybliżeniu pokrywać się tworząc wspólną ścianę dwóch kryształów. W wyniku epitakcji możliwe jest otrzymanie cienkich warstw monokryształu o niezdeformowanej sieci przestrzennej. Półprzewodnikowe monokrystaliczne warstwy otrzymane za pomocą epitakcji mogą różnić się od monokryształu podłoża typem i wielkością przewodnictwa lecz odtwarzają jego strukturę. Wykorzystując epitakcje można otrzymać monokrystaliczne warstwy o zadanym rozkładzie domieszek i stężeniu nośników prądu o określonym typie przewodnictwa. Na epitaksjalnym narastaniu warstw jest oparta tzw planarna technologia wytwarzania złącz p-n , n-p w monokrystalicznej płytce krzemu na odpowiednio zorientowanym krysztale Tworzenie warst epitaksjalnych 1) metoda fizyczna PVD naparowywanie, sublimacja i rozpylanie jonowe 2) metoda chemiczna CVDredukcja przy uzyciu SiH₄ SiHCl₃ Si₂CL₂ i metoda pirolizy.

Warstwy krzemowe - epitaksjalne - zastosowanie w elektronice. Jest to monokrystaliczna warstwa półprzewodnika osadzona lub wykrystalizowana (z plazmy ciekłej lub gazowej) na podłożu monokrystalicznym z zachowaniem orientacji krystalicznej monokryształu. Heteropolitaksja - proces osadzania cienkich warstw na podłożu z innego materiału. W przemyśle największe zastosowanie mają warstwy chemoepitaksjalne. Warstwa krzemu może mieć różne własności elektryczne (przewodność rezystancję) w zależności od warunków nanoszenia. Parametry obszarów dyfuzyjnych są określone przez monokryształ. Płytka krzemowa jest zazwyczaj wspornikiem mechanicznym cienkiej warstwy epitaksjalnej. Warstwy są zazwyczaj silnie domieszkowane. Własności warstwy mała rezystywność 0,1 oma/m mała rezystywność szeregowa, podłoża dipolarne o dużej rezystywnosci, typ przewodnictwa inny niż warstwa epitaksjalna złącze p-n Przygotowanie podłoża 1) warstwa kryształu musi być bardzo czysta, pozbawiona defektów i nierówności powierzchni 2) w celu usunięcia defektów fizycznych i chemicznych stosujemy a) gotowanie płytek w toluenie i odtłuszczanie na gorąco b) gotowanie w wodnych roztworach amoniaku i H₂O₂ c) gotowanie w wodnych roztworach wody utlenionej i HCl - usuwanie atomów innych metali d) wypłukiwanie mediów trawiących woda destylowana e) suszenie przez odwirowanie f) tworzenie warstw epitaksjalnych g) Trawienie powierzchni przed naniesieniem warstwy epit odbywa się przez bombardowanie strumieniem jonów. Trawienie przeprowadza się często gazowym HCl, usuwa się w ten sposób tlenek krzemu. Warstwa wytrawienie musi sięgać 0,5-1,5 um Niektóre techniki pomijają proces odtłuszczenia powierzchni wprowadzając od razu proces trawienia, wówczas proces trawienia musi sięgać 6 um. Zwykle stężenie HCl 1-5% temp 1200 szybkość trawienia zmienia się w sposób wykładniczy 0.5-2 um/min w 1000. zakres temperatur jest mały gdyż w niższej temperaturze następuje trawienie selektywne.

Tlenek cyrkonu minerał cyrkon występowanie białe piaski na wybrzeżu australijskim Zanieczyszczenia tlenek toru (promieniotwórczy usuwany na drodze chemicznej) Otrzymywanie 1) stapianie piasku z sodą kaustyczną 2) przeprowadzanie spieku w siarczan cyrkonu 3)działanie węglanem sodu i przeprowadzanie siarczanu w węglan 4) węglan krystalizuje w postaci białej substancji. Tlenek cyrkonu występuje w 3 odmianach polimorficznych, jednoskośnym temp 20-1390^oC tetragonalnym 1390-2300 regularnym >2300. Zmiana parametrów sieci wraz ze zmiana temp pracy powoduje zmianę objętości, pojawienie się pęknięć i rozpad litego materiału. Są to przemiany polimorficzne typu martenzytycznego. Tlenek cyrkonu może tworzyć roztwory stałe z innymi substancjami - zapobiega to przemianom polimorficznym, staje się stabilny w wys temp. ZrO₂ posiada bardzo mały wsp przewodzenia ciepła. Substancje stabilizujące ZrO₂ - CaO, MgO, itr. Ceramika cyrkonowa - znajduje zastosowanie gdy jest stabilizowana pierwiastkami ziem rzadkich, np. lantan, gadolin. Dodatku przebudowują strukturę tlenku w str. tetragonalną ZrO₂ stabilizują Mn, Co, Ir a także wszystkie pierwiastki ziem rzadkich. Itr - drogi a materiał nim stabilizowany nieodporny na działanie pary w wysokiej temperaturze. Cyrkonia - ZrO₂ stabilizowany cerem - wykorzystywany przy budowie sond do badania ilości tlenu (stężenia) przez pomiar przewodnictwa. Wykładziny z tlenku cyrkonu umieszcza się przez plazmowy natrysk lub HVF (naddzwiękówka), o jakości warstwy decyduje szybkość dozowania i sypkość materiału, proszek powinien (jednorodny, o granulacji 12-60 um , budowa sferyczna. -Otrzymywanie jest mielony w młynach walcowych, otrzymujemy materiał w postaci kryształów o niewymiarowych kształtach ale jednakowej granulacji. Metoda współstrącania przeciwprądowego przygotowujemy roztwór tlenku cyrkonu do którego dodajemy 8-12% molowych stabilizatora (azotanu lub chlorku ceru lub lantanowca. Następnie stabilizator strąca się amoniakiem pH9-10,intensywnie mieszając. Otrzymany żel sączymy i suszymy w postaci placków, grubości 2-3 cm. Materiał po odprowadzeniu wilgoci staje się twardy, porowaty i bardzo kruchy. Działamy na niego woda - rozpada się na proszek o wymiarach 100-300 um. Materiał jest wodorotlenkiem. Ponieważ ma za duże wymiary ogrzewamy do 1300 (następuje kontrakcja i utrata objętości o ok. 20%. Otrzymujemy kanciaste proszki posiadające wewnętrzne pęknięcia. Proszek można poddać jeszcze domielaniu. Na derywarotgafie otrzymujemy 3 pii 1 endo i 2 egzotermiczne endo 100-110 egzo 210 i 690-750 związany z krystalizacją bezpostaciowego tlenku do postaci krystalicznej. We wszystkich przypadkach otrzymujemy postać tetragonalną, aby otrzymać postać regularną należy dodać 15% mol lantanowców. Pierwiastki ziem rzadkich o mniejszym promieniu mają lepsze własności stabilizujące. Europ r = 0,0098A eliminuje strukturę jednoskośną już przy dwukrotnie mniejszym stężeniu niż neodym i 4 x mniejszą niż lantan.. W Polsce występują piaski z tlenkiem cyrkonu ale że zawierają tlenek toru mają

małe wykorzystanie. Apatyty 1% lantanowców (bogate źródło). Odpad po produkcji _H3PO4 czyli fosfogips zawiera 0,5% lantanowców. Tlenek cyrkonu jest stosowany jako wykładzina w silnikach wysokoprężnych.

Pierwiastki epitaksjalne

Czynnik HLB - współczynnik równowagi hydrofilowo-hydrofobowej. Czynnik HLB wprowadził Gryffin HLB=20*(M.cz. hydrofilowej / M całego emulgatora). HLB ∈(0, 20) HLB ∈(0, 10) - emulgatory hydrofobowe ułatwiają powstawanie emulsji W/O; HLB∈ (10, 20) charakter hydrofilowy stabilizują emulsję O/W. Obecnie skala jest większa, pojawiły się emulgatory jonowe HLB∈ (0, 40). Wskaźnik HLB stanowi kryterium doboru emulgatora do danego układu. Każda substancja wymaga innego HLB ale jest to wielkość addytywna; HLB=Σw_i / HLB_i . Najczęściej stosujemy więcej niż jeden emulgator

Odkwaszanie lanoliny - odkwaszanie (neutralizacja kwasów tłuszczowych) - metoda alkaliczna, 25% r-r NaOH w roztworze wodno-alkoholowym - metoda destylacyjna, destylacja z parą wodną pod obniżonym ciśnieniem w T=30^oC (lotne i niskowrzące kwasy) - metoda ekstrakcyjna, za pomocą selektywnych rozpuszczalników np., furfuralu. - metoda absorpcyjna, za pomocą mocznika, połaczona z rozdzielaniem kwasów tłuszczowych

Grupy funkcyjne - hydrofobowe i hydrofilowe w emulgatorach- hydrofilowe­ do emulsji O/W substancje anionoaktywne mydła sodowe potasowe trietanoloaminy siarczany sodowe alkoholi tłuszczowych- substancje kationoaktywne- substancje niejonowe alkohole i kwasy tłuszczowe w postaci estrów i eterów (-OH, -OR - SO₃H) Hydrofobowe do W/O - lanolina oleje estry wielowodorotlenowych alkoholi, albumina kazeina żelatyna octan poliwinylu

Otrzymywanie emulsji makrojednorodna zawiesina słabo rozpuszczalnych lub nierozpuszczalnych wzajemnie dwu cieczy. Jedna jest rozproszona w drugiej w postaci drobnych kuleczek (W/O woda olej lub odwrotnie. Skład emulsji kosmetycznych 1) emulgatory 2) substancje tłuszczowe a -węglowodory parafinowe b- estry kwasów z alkoholami c - trójglicerydy d - alkohole tłuszczowe 3) woski 4) glikole, gliceryna, alkohole wielowodorotlenowe 5) konserwanty 6)składniki pomocnicze 7)składniki specjalne 8) kompozycje zapachowe 9) woda. Zasadą sporządzania emulsji jest włożenia pracy w układ przez energiczne mieszanie wywołujące między cząsteczkami znaczne siły trące i ścinające, taka emulsja szybko się rozdziela aby temu zapobiec dodaje się emulgatora - środka zmniejszającego napięcie powierzchniowe i stabilizującego

Emulgatory tworzą wokół cząstek fazy rozproszonej błonkę która zapobiega ich koalesencji. Stabilizacja emulsji dobieramy dla każdego układu odpowiedni emulgator

Biozgodność - Same polimery i produkty powstające na skutek ich rozkładu w organizmie są nietoksyczne, nie powinny warunkować stanów zapalnych, reakcji imunologicznych, zmian płynów ustrojowych, nie mogą posiadać własności mutagennych i rakotwórczych. Nie mogą mieć masy większej niż 40000

Modyfikowany metakrylan Protezy stomatologiczne polimetakrylan metylu + domieszki kopolimerówmetakrylanu metyli z metakrylanem etylu i butylu odporny na działanie kwasów organicznych, łatwy w myciu, łatwy do barwienia, zmniejsza objętość <0,5%. Sztuczne zęby metakrylan metyli + środek sieciujący (dimetyloakrylan glikolu etylenowego) Soczewki kontaktowe - polimetakrylan metylu (przezroczysty, lżejszy od szkła, mało aktywny, nie przepuszcza tlenu - polimetakrylan hydroksy etylu hydrożel (słabo usieciowany) przepuszcza tlen przez warstwę wodna hydrożelu, podatny na odkształcenia, uszkodzenia, problem z otrzymywaniem soczewek cylindrycznych - usieciowany żel z kopolimerów metakrylany metylu i metakrylanu glicerolu - kopolimer p-MM, metakrylanu tris(trimetylosiloksysilitopropanu

Fluidyzacja - metoda prowadzenia procesów zachodzących między ciałem stałym a gazem, polegająca na zawieszeniu rozdrobnionego ciała stałego w strumieniu gazu płynącego do góry. Prędkość przepływu gazu jest tak dobrana że cząstki nie są wywiewane z aparatu i otrzymuje się znaczne stężenie oraz intensywną recyrkulacje cząstek. Wskutek dużej powierzchni ciała stałego i dobrego mieszania temperatura w całym ładunku w przybliżeniu jest jednakowa oraz istnieją warunki sprzyjające wymianie ciepła i masy

---