Vakuuminio garinimo dangos principas
1、 Vakuuminio garinimo dangos įranga ir fizinis procesas
Vakuuminio garinimo dangos įranga daugiausia susideda iš vakuuminės kameros ir evakuacijos sistemos.Vakuuminės kameros viduje yra garavimo šaltinis (ty garinimo šildytuvas), substratas ir pagrindo rėmas, substrato šildytuvas, išmetimo sistema ir kt.
Dangos medžiaga dedama į vakuuminės kameros garavimo šaltinį, o esant dideliam vakuumui, ji šildoma garinimo šaltinio, kad išgaruotų.Kai vidutinis laisvasis garų molekulių diapazonas yra didesnis už vakuuminės kameros linijinį dydį, po to, kai plėvelės garų atomai ir molekulės, išbėgusios iš garavimo šaltinio paviršiaus, retai būna trukdomos susidūrus su kitomis molekulėmis ar atomais, ir tiesiogiai pasiekti dengiamo pagrindo paviršių.Dėl žemos pagrindo temperatūros plėvelės garų dalelės ant jo kondensuojasi ir suformuoja plėvelę.
Siekiant pagerinti garavimo molekulių ir substrato sukibimą, substratą galima aktyvuoti tinkamai kaitinant arba valant jonais.Vakuuminė garinimo danga pereina šiuos fizinius procesus nuo medžiagos išgarinimo, transportavimo iki nusodinimo į plėvelę.
(1) Naudojant įvairius būdus kitoms energijos formoms paversti šilumine energija, plėvelės medžiaga kaitinama, kad išgaruotų arba sublimuotų į dujines daleles (atomus, molekules arba atomų grupes), turinčias tam tikrą energijos kiekį (0,1–0,3 eV).
(2) Dujinės dalelės palieka plėvelės paviršių ir yra transportuojamos į pagrindo paviršių tam tikru judėjimo greičiu, iš esmės nesusidūrus, tiesia linija.
(3) Dujinės dalelės, pasiekusios substrato paviršių, susilieja ir formuojasi, o tada išauga į kietosios fazės plėvelę.
(4) Plėvelę sudarančių atomų reorganizavimas arba cheminis sujungimas.
2, Garavimo šildymas
(1) Atsparus garavimui kaitinant
Atsparus kaitinimo garinimas yra paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas kaitinimo būdas, paprastai taikomas dengimo medžiagoms, kurių lydymosi temperatūra žemesnė nei 1500 ℃, aukštos lydymosi temperatūros metalai vielos arba lakštų pavidalu (W, Mo, Ti, Ta, boro nitridas ir kt.). paprastai gaminamas tinkamos formos garinimo šaltiniu, pripildytu garinimo medžiagų, naudojant džaulio šilumą, kad išlydytų, išgaruotų ar sublimuotų dengimo medžiagą, garavimo šaltinio forma daugiausia apima kelių krypčių spiralę, U formos sinusinę bangą. , plona plokštelė, valtis, kūgio krepšelis ir tt Tuo pačiu metu metodas reikalauja, kad garavimo šaltinio medžiaga būtų aukšta lydymosi temperatūra, mažas prisotinimo garų slėgis, stabilios cheminės savybės, neturėtų cheminės reakcijos su dangos medžiaga esant aukštai temperatūrai, geras atsparumas karščiui, nedidelis galios tankio pokytis ir tt Jis naudoja didelę srovę per garavimo šaltinį, kad jis įkaistų ir išgaruotų plėvelės medžiagą tiesioginiu kaitinimu, arba įdėkite plėvelės medžiagą į tiglį, pagamintą iš grafito ir tam tikrų aukštai temperatūrai atsparių. metalų oksidai (pvz., A202, B0) ir kitos medžiagos, skirtos netiesioginiam kaitinimui, kad išgaruotų.
Atspari kaitinimo garinimo danga turi apribojimų: ugniai atsparūs metalai turi mažą garų slėgį, dėl kurio sunku padaryti ploną plėvelę;kai kuriuos elementus lengva sudaryti lydinį su šildymo viela;nėra lengva gauti vienodą lydinio plėvelės sudėtį.Dėl paprastos konstrukcijos, žemos kainos ir lengvo atsparumo šildymo garinimo metodo veikimo, tai labai dažnas garinimo metodo taikymas.
(2) Elektronų pluošto šildymo garinimas
Elektronų pluošto garinimas – tai dangos medžiagos išgarinimo būdas, bombarduojant ją didelio energijos tankio elektronų pluoštu, įdedant į vandeniu aušinamą varinį tiglį.Garavimo šaltinį sudaro elektronų emisijos šaltinis, elektronų pagreičio energijos šaltinis, tiglis (dažniausiai varinis tiglis), magnetinio lauko ritė, aušinimo vandens rinkinys ir tt Šiame įrenginyje kaitinama medžiaga dedama į vandenį. - aušinamas tiglis, o elektronų pluoštas bombarduoja tik labai nedidelę medžiagos dalį, o didžioji likusios medžiagos dalis išlieka labai žemoje temperatūroje, veikiant tigliui, kuris gali būti laikomas bombarduojama tiglio dalimi.Taigi, naudojant elektronų pluošto kaitinimo išgarinimo metodą, būtų išvengta užteršimo tarp dangos medžiagos ir garavimo šaltinio medžiagos.
Elektronų pluošto garavimo šaltinio struktūrą galima suskirstyti į tris tipus: tiesius pistoletus (Boules pistoletus), žiedinius (elektriškai nukreiptus) ir elektroninius (magnetiškai nukreiptus).Vienas ar keli tigliai gali būti dedami į garinimo įrenginį, kuriame vienu metu arba atskirai gali išgaruoti ir nusodinti daug skirtingų medžiagų.
Elektronų pluošto garavimo šaltiniai turi šiuos privalumus.
① Didelis elektronų pluošto bombardavimo garavimo šaltinio pluošto tankis gali gauti daug didesnį energijos tankį nei atsparus šildymo šaltinis, kuris gali išgaruoti aukštos lydymosi temperatūros medžiagas, tokias kaip W, Mo, Al2O3 ir kt.
② Dangos medžiaga dedama į vandeniu aušinamą varinį tiglį, kuris gali išvengti garavimo šaltinio medžiagos išgaravimo ir reakcijos tarp jų.
③ Šiluma gali būti dedama tiesiai į dangos medžiagos paviršių, todėl šiluminis efektyvumas yra didelis, o šilumos laidumo ir šilumos spinduliuotės nuostoliai yra maži.
Elektronų pluošto kaitinimo garinimo metodo trūkumas yra tas, kad pirminiai elektronai iš elektronų pistoleto ir antriniai elektronai iš dangos medžiagos paviršiaus jonizuoja garuojančius atomus ir likusias dujų molekules, o tai kartais paveiks plėvelės kokybę.
(3) Aukšto dažnio indukcinio šildymo garinimas
Aukšto dažnio indukcinio kaitinimo garinimas yra tiglis su dengiamąja medžiaga į aukšto dažnio spiralinės ritės centrą, kad dangos medžiaga generuotų stiprią sūkurinę srovę ir histerezės efektą, indukuojant aukšto dažnio elektromagnetinį lauką, kuris sukelia plėvelės sluoksnį pašildyti, kol išgaruos ir išgaruos.Garavimo šaltinį paprastai sudaro vandeniu aušinama aukšto dažnio ritė ir grafito arba keramikos (magnio oksido, aliuminio oksido, boro oksido ir kt.) tiglis.Aukšto dažnio maitinimo šaltinis naudoja nuo dešimties tūkstančių iki kelių šimtų tūkstančių Hz dažnį, įėjimo galia yra nuo kelių iki kelių šimtų kilovatų, kuo mažesnė membranos medžiagos tūris, tuo didesnis indukcijos dažnis.Indukcinės ritės dažnis paprastai yra pagamintas iš vandeniu aušinamo vario vamzdžio.
Aukšto dažnio indukcinio šildymo garinimo metodo trūkumas yra tas, kad nėra lengva tiksliai reguliuoti įvesties galią, jis turi šiuos privalumus.
①Didelis garavimo greitis
② Garavimo šaltinio temperatūra yra vienoda ir stabili, todėl nėra lengva sukurti dangos lašelių purslų reiškinį, taip pat galima išvengti skylių atsiradimo ant nusodintos plėvelės.
③ Garavimo šaltinis įkraunamas vieną kartą, o temperatūrą palyginti lengva ir paprasta valdyti.
Paskelbimo laikas: 2022-10-28