Barrier SiO2-like coatings for archaeological artefacts preservation

Thin film chemical vapour deposition technique has been used for more than 50 years. Introducing organosilicones as precursors, e.g. hexamethyldisiloxane (HMDSO) or tetraethylorthosilicate (TEOS), brought new possibilities to this method. Barrier properties of thin films have become an important issue, especially for army and emergency services as well as for food and drink manufacturers. Our work is focused on protective HMDSO thin films for encapsulating cleaned archaeological artefacts, preventing the corrosion from destroying these historical items. Thin films are deposited via plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) technique using low pressure capacitively coupled plasma in flow regime. Oxygen transmission rate (OTR) measurement was chosen as the most important one for characterization of barrier properties of deposited thin films. Lowest OTR reached for 50 nm thin film thickness was 120 cm3 m-2 atm-1 day-1. Samples were also analyzed by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) to determine their composition. Optical emission spectra and thin film thickness were measured during the deposition process. We optimized the deposition parameters for barrier layers by implementation of pulsed mode of plasma and argon plasma pre-treatment into the process. Chemická depozice z plynné fáze se používá pro přípravu tenkých vrstev už více než 50 let. Použití organokřemičitanů jako prekurzorů, např. hexamethyldisiloxanu (HMDSO) nebo tetraethoxysilanu (TEOS), přineslo této metodě nové možnosti. Bariérové vlastnosti tenkých vrstev se staly velmi aktuálním tématem, zejména pro armádu a bezpečnostní složky stejně tak jako pro výrobce potravin a nápojů. Tato práce je zaměřena na ochranné tenké vrstvy na bázi HMDSO pro zapouzdření očištěných archeologických nálezů. Vrstvy by měly nálezy chránit před korozí, která by mohla tyto artefakty zničit. Tenké vrstvy byly deponovány pomocí chemické depozice z plynné fáze iniciované plazmatem (PECVD) za použití nízkotlakého kapacitně vázaného plazmatu v průtočném režimu. Měření rychlosti prostupu kyslíku (OTR) bylo zvoleno jako nejdůležitější pro charakterizaci bariérových vlastností tenkých vrstev. Nejnižší dosažené OTR pro vrstvy o tloušťce 50 nm bylo 120 cm3 m-2 atm-1 den-1.Vzorky byly rovněž analyzovány infračervenou spektrometrií za účelem zjištění složení tenké vrstev. Optická emisní spektra a tloušťky vrstev byly měřeny v průběhu depozice. Podařilo se nám optimalizovat depoziční proces pro bariérové vrstvy implementací pulzního módu plazmatu a předčištění vzorků před depozicí argonovým plazmatem.