Principi de recobriment per evaporació al buit
1 、 Equip i procés físic de recobriment d'evaporació al buit
L'equip de recobriment per evaporació al buit es compon principalment de cambra de buit i sistema d'evacuació.Dins de la cambra de buit, hi ha font d'evaporació (és a dir, escalfador d'evaporació), substrat i marc de substrat, escalfador de substrat, sistema d'escapament, etc.
El material de recobriment es col·loca a la font d'evaporació de la cambra de buit i, en condicions de buit elevat, s'escalfa per la font d'evaporació per evaporar-se.Quan el rang lliure mitjà de les molècules de vapor és més gran que la mida lineal de la cambra de buit, després que els àtoms i les molècules del vapor de la pel·lícula escapen de la superfície de la font d'evaporació, poques vegades es veuen impedits per la col·lisió d'altres molècules o àtoms, i arribar directament a la superfície del substrat a recobrir.A causa de la baixa temperatura del substrat, les partícules de vapor de la pel·lícula es condensen sobre ell i formen una pel·lícula.
Per tal de millorar l'adhesió de les molècules d'evaporació i el substrat, el substrat es pot activar mitjançant l'escalfament adequat o la neteja d'ions.El recobriment per evaporació al buit passa pels següents processos físics, des de l'evaporació del material, el transport fins a la deposició en una pel·lícula.
(1) Utilitzant diverses maneres de convertir altres formes d'energia en energia tèrmica, el material de la pel·lícula s'escalfa per evaporar-se o sublimar-se en partícules gasoses (àtoms, molècules o cúmuls atòmics) amb una certa quantitat d'energia (0,1 a 0,3 eV).
(2) Les partícules gasoses surten de la superfície de la pel·lícula i es transporten a la superfície del substrat a una certa velocitat de moviment, essencialment sense col·lisió, en línia recta.
(3) Les partícules gasoses que arriben a la superfície del substrat s'uneixen i es nucleen, i després creixen en una pel·lícula en fase sòlida.
(4) Reorganització o enllaç químic dels àtoms que formen la pel·lícula.
2, Escalfament per evaporació
(1) Resistència a l'evaporació de la calefacció
L'evaporació de la calefacció per resistència és el mètode de calefacció més senzill i més utilitzat, generalment aplicable a materials de recobriment amb un punt de fusió inferior a 1500 ℃, metalls de punt de fusió elevat en forma de filferro o làmina (W, Mo, Ti, Ta, nitrur de bor, etc.) generalment es fa en una forma adequada de font d'evaporació, carregada amb materials d'evaporació, a través de la calor Joule del corrent elèctric per fondre, evaporar o sublimar el material de revestiment, la forma de la font d'evaporació inclou principalment espiral de múltiples fils, en forma d'U, ona sinusoïdal. , placa prima, vaixell, cistella de con, etc. Al mateix temps, el mètode requereix que el material de la font d'evaporació tingui un punt de fusió elevat, una pressió de vapor de saturació baixa, propietats químiques estables, no tingui reacció química amb el material de recobriment a alta temperatura, bona resistència a la calor, petit canvi en la densitat de potència, etc. Adopta un alt corrent a través de la font d'evaporació per fer-lo escalfar i evaporar el material de la pel·lícula mitjançant l'escalfament directe, o posar el material de la pel·lícula al gresol de grafit i una certa resistència a les altes temperatures. òxids metàl·lics (com A202, B0) i altres materials per escalfar indirectament per evaporar.
El recobriment d'evaporació per escalfament de resistència té limitacions: els metalls refractaris tenen una pressió de vapor baixa, que és difícil de fer pel·lícula fina;alguns elements són fàcils de formar un aliatge amb el cable de calefacció;no és fàcil obtenir una composició uniforme de la pel·lícula d'aliatge.A causa de l'estructura senzilla, el preu baix i el fàcil funcionament del mètode d'evaporació de calefacció per resistència, és una aplicació molt comuna del mètode d'evaporació.
(2) Evaporació de l'escalfament del feix d'electrons
L'evaporació del feix d'electrons és un mètode per evaporar el material de recobriment bombardejant-lo amb un feix d'electrons d'alta densitat d'energia col·locant-lo en un gresol de coure refrigerat per aigua.La font d'evaporació consisteix en una font d'emissió d'electrons, una font d'energia d'acceleració d'electrons, un gresol (generalment un gresol de coure), una bobina de camp magnètic i un conjunt d'aigua de refrigeració, etc. En aquest dispositiu, el material escalfat es col·loca en una aigua. -gresol refrigerat, i el feix d'electrons bombardeja només una part molt petita del material, mentre que la major part del material restant es manté a una temperatura molt baixa sota l'efecte de refredament del gresol, que es pot considerar com la part bombardejada del gresol.Així, el mètode d'escalfament del feix d'electrons per a l'evaporació podria evitar la contaminació entre el material de recobriment i el material de font d'evaporació.
L'estructura de la font d'evaporació del feix d'electrons es pot dividir en tres tipus: canons rectes (pistoles Boules), canons anul·lars (desviats elèctricament) i canons electrònics (desviats magnèticament).Es poden col·locar un o més gresols en una instal·lació d'evaporació, que pot evaporar i dipositar moltes substàncies diferents simultàniament o per separat.
Les fonts d'evaporació del feix d'electrons tenen els avantatges següents.
①L'alta densitat de feix de la font d'evaporació de bombardeig de feix d'electrons pot obtenir una densitat d'energia molt més gran que la font de calefacció per resistència, que pot evaporar materials d'alt punt de fusió, com ara W, Mo, Al2O3, etc.
②El material de recobriment es col·loca en un gresol de coure refrigerat per aigua, que pot evitar l'evaporació del material font d'evaporació i la reacció entre ells.
③ La calor es pot afegir directament a la superfície del material de recobriment, cosa que fa que l'eficiència tèrmica sigui alta i la pèrdua de conducció de calor i radiació tèrmica sigui baixa.
El desavantatge del mètode d'evaporació per escalfament del feix d'electrons és que els electrons primaris del canó d'electrons i els electrons secundaris de la superfície del material de recobriment ionitzaran els àtoms que s'evaporen i les molècules de gas residual, cosa que de vegades afectarà la qualitat de la pel·lícula.
(3) Evaporació d'escalfament per inducció d'alta freqüència
L'evaporació d'escalfament per inducció d'alta freqüència és col·locar el gresol amb material de recobriment al centre de la bobina espiral d'alta freqüència, de manera que el material de recobriment generi un fort efecte de corrent de Foucault i d'histèresi sota la inducció de camp electromagnètic d'alta freqüència, que provoca el capa de pel·lícula per escalfar fins que s'evapori i s'evapori.La font d'evaporació consisteix generalment en una bobina d'alta freqüència refrigerada per aigua i un gresol de grafit o ceràmica (òxid de magnesi, òxid d'alumini, òxid de bor, etc.).La font d'alimentació d'alta freqüència utilitza una freqüència de deu mil a diversos centenars de milers de Hz, la potència d'entrada és de diversos a diversos centenars de quilowatts, com més petit sigui el volum del material de la membrana, més gran serà la freqüència d'inducció.La freqüència de la bobina d'inducció sol estar feta de tub de coure refrigerat per aigua.
El desavantatge del mètode d'evaporació de calefacció per inducció d'alta freqüència és que no és fàcil ajustar la potència d'entrada, té els avantatges següents.
① Alta taxa d'evaporació
②La temperatura de la font d'evaporació és uniforme i estable, de manera que no és fàcil produir el fenomen de les esquitxades de gotes de recobriment, i també pot evitar el fenomen de forats a la pel·lícula dipositada.
③La font d'evaporació es carrega una vegada i la temperatura és relativament fàcil i senzill de controlar.
Hora de publicació: 28-octubre-2022