Deposition of Polytetrafluoroethylene Thin Films by IR-pulsed Laser Ablation

Nd:YAG 레이저에 의한 폴리테트라플루오르에틸렌 박막 증착

PTFE (polytetrafluoroethylene) thin films were prepared from the pellets of the graphite doped PTFE via pulsed laser ablation with 1064 nm Nd:YAG laser. The graphite powder converts the absorbed photon energy into thermal energy which is transmitted to nearby PTFE. The PTFE is decomposed by thermal process. The deposited films were transparent and crystalline. SEM (scanning electron microscopy) and AFM (atomic force microscopy) analyses indicated that the film surface morphology changed to fibrous structure with increasing thickness. The fluorine to carbon ratios of the film were 1.7 and molecular axis was parallel with (100) Si-wafer substrate. These results obtained by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), FTIR (fourier transform infrared spectroscopy) and XRD (X-ray diffraction).

레이저 용발법을 이용하여 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylene) 박막을 증착하였다 사용한 레이저는 1064 nm Nd:YAG 레이저이고, 타겟은 그라파이트 분말이 도핑된 PTFE 펠릿(pellet) 이었다. 그라파이트는 포톤에너지를 효과적으로 흡수하여 열에너지로 전환시키고, 이 에너지를 인접한 PTFE에 전달한다. PTFE는 전달받은 열에너지에 의해서 열분해 된다. 타겟 표면에서 열분해에 의해 형성된 PTFE 단량체(monomer)들은 기판위에서 재중합반응(repolymerization)하여 필름을 형성하게 된다. 증착된 필름은 투명하고 결정화된 필름이었다. 주사전자현미경(SEM: scanning electron microscopy)과 원자현미경(AFM: atomic force microscopy)으로 분석한 결과, 필름의 표면은 박막의 두께가 증가할수록 섬유구조(fibrous structure)를 보였다. X선 광전자 분광기(XPS: X-ray photoelectron spectroscopy), 퓨리에 변화 적외선 분광기(FTIR: fouirer transform infrared spectroscopy)와 X선 회절분광기(XRD: X-ray diffraction)로 분석한 결과, 필름의 F/C 비는 1.7이고 분자축(molecular axis)은 기판과 나란했다.