Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 15

Жидкие кристаллы.

В 1888 году Рейнитцер синтезировал новый материал, который назвал – холестерил бензоат. При  этот материал перешел из твердой фазы в жидкую, при  жидкость просветлела. Фаза, когда получилась мутная жидкость, была названа – мезофазой. В этой фазе жидкость обладает свойством поляризации, скорость распространения света зависит от направления, а это свойство кристалла.

Жидкие кристаллы – это органические вещества, имеющие удлиненную форму молекул. При нагревании они переходят в жидкую фазу не сразу, а через мезофазу.

Молекулы представляют собой стержни

Такие молекулы располагаются упорядоченно, расположение обеспечивается слабыми дальнодействующими силами.

Жидкие кристаллы легко реагируют на воздействие всех внешних факторов:

-  воздействие температуры;

-  механические воздействия;

-  воздействия электромагнитных полей;

-  воздействие радиации;

-  содержание вредных веществ.

Реакция на эти воздействия является изменение оптических свойств жидких кристаллов.

Вместе с тем для жидких кристаллов характерны свойства присущие кристаллам:

-  ориентационный порядок;

-  анизотропия магнитных, диэлектрических, оптических свойств.

Жидкости, твердые кристаллы и жидкие кристаллы отличаются по степеням свободы молекул: в жидкостях молекулы подвижны в трех измерениях и могут вращаться вокруг трех взаимно-перпендикулярных осей. В твердых кристаллах молекулы фиксированы и вращения невозможны. В жидких кристаллах молекулы подвижны в трех измерениях и могут вращаться вокруг одной оси.

При измерении температуры в жидких кристаллах меняется структура:

-  при низких температурах центры молекул образуют кристаллическую решетку, а молекулярные оси имеют однородную ориентацию;

-  при увеличении температуры до температуры плавления наступает плавление, вместо трехмерной кристаллической решетки образуется одномерная, при дальнейшем увеличении температуры сохраняется только локальная однородная ориентация длинных осей молекул;

-  при температуре просветления происходит ориентационное плавление, получается изотропная жидкость.

Устройства на жидких кристаллах имеют много преимуществ:

-  низкая стоимость;

-  малая потребляемая мощность;

-  непосредственная совместимость с ИС;

-  возможность создания индикаторных устройств в виде плоских экранов.

Нематики – материалы этого класса, очень сильно реагируют на воздействие электромагнитных полей.

Холистерики – сильно реагируют на воздействие температуры, чутко реагируют на воздействие вредных веществ и на воздействие ионизирующего излучения.

Образование и структура пленок.

Область применения тонких пленок очень широка. Тонкие пленки применяются для создания пассивных элементов в гибридных и совмещенных ИМС.

Гибридная – это микросхема созданная на изолирующей подложке, в которой пассивные элементы, такие как R, L, C межслойные соединения и контактные площадки создаются методами тонкопленочной технологии, а активные элементы D, VT, создаются на базе полупроводниковой технологии и монтируются на подложку навесным монтажом.

Совмещенная – эта микросхема изготавливается на базе полупроводниковой пластины, D и VT создаются методами планарной полупроводниковой технологии в приповерхностном слое пластины, а R, L, C создаются на базе тонкопленочной технологии, на поверхности пластины через изолирующий слой.

Основные методы получения тонких пленок на не ориентирующих подложках:

1.  Вакуумное испарение (термовакуумное напыление);

2.  Ионное распыление;

3.  Химическое и электрохимическое осаждение.

1. Вакуумное испарение: состоит из трех этапов: 1. испарение материала нагретого до температуры испарения; 2. создание прямолинейных пучков атомов испаряемого материала; 3. рост пленки на поверхности подложки.