Dinámica de dewetting en films delgados de poli-estireno sobre sustratos de Si <100>

LUJÁN FREIJE, NICOLÁS A. GARCÍA, ALDO D. PEZZUTTI Y DANIEL A. VEGA

Villa de Merlo

Taller; 9º TREFEMAC; 2011

La estabilidad térmica de films delgados de polímeros es de gran importancia tecnológica para diversas aplicaciones como recubrimientos, capas dieléctricas, adhesivos, lubricantes y microelectrónica [Müller et al., J. of Chem. Physics 115,21 (2001)]. Cuando estos films son calentados por encima de la temperatura de transición vítrea, suelen romperse alterando sus propiedades eléctrico-mecánicas y exponiendo el sustrato [Srolovitz And Safran, J. Appl. Phys. 60,247, 1986]. La dinámica que sigue este proceso de ruptura de los films se conoce como dewetting. En este trabajo, se estudió el dewetting de films delgados de PS calentados a 130 ºC cuyo espesor estaba entre los 40 nm y 90 nm. Utilizando un microscopio óptico y un microscopio de fuerza atómica (AFM) se caracterizaron las distintas etapas de dicho fenómeno: ruptura del film con aparición de huecos, coalescencia de los agujeros y formación de un patrón de gotas sobre el sustrato. Estadísticamente se analizó la distribución de formas de los huecos y de las gotas en función del tiempo, y la longitud de onda característica del sistema en función del espesor del film. También se determinó el modo en que cambiaban los tiempos de relajación de cada etapa para distintos pesos moleculares del polímero. Por último, utilizando los funcionales de Minkowski, se contrastaron los resultados experimentales con los resultados numéricos obtenidos a partir de simulaciones basadas en la ecuación de lubricación [Becker et al., Nat. Mat. 63, Vol 2 (2003)].