Prinsippet for vakuumfordampningsbelegg
1、Utstyr og fysisk prosess for vakuumfordampingsbelegg
Vakuumfordampningsbeleggsutstyret består hovedsakelig av vakuumkammer og evakueringssystem.Inne i vakuumkammeret er det fordampningskilder (dvs. fordampningsvarmer), substrat og substratramme, substratvarmer, eksosanlegg, etc.
Beleggmaterialet plasseres i fordampningskilden til vakuumkammeret, og under høyvakuumforhold varmes det opp av fordampningskilden for å fordampe.Når det gjennomsnittlige frie området til dampmolekylene er større enn den lineære størrelsen til vakuumkammeret, etter at atomene og molekylene i filmdampen har rømt fra overflaten av fordampningskilden, sjelden blir hindret av kollisjonen av andre molekyler eller atomer, og nå direkte til overflaten av underlaget som skal belegges.På grunn av den lave temperaturen på underlaget kondenserer filmdamppartiklene på det og danner en film.
For å forbedre adhesjonen til fordampningsmolekyler og substrat, kan substratet aktiveres ved riktig oppvarming eller ionerensing.Vakuumfordampningsbelegg går gjennom følgende fysiske prosesser fra materialfordampning, transport til avsetning i en film.
(1) Ved å bruke forskjellige måter å konvertere andre former for energi til termisk energi, varmes filmmaterialet opp for å fordampe eller sublimere til gassformige partikler (atomer, molekyler eller atomklynger) med en viss mengde energi (0,1 til 0,3 eV).
(2) Gassformige partikler forlater overflaten av filmen og transporteres til overflaten av underlaget med en viss bevegelseshastighet, hovedsakelig uten kollisjon, i en rett linje.
(3) De gassformige partiklene som når overflaten av substratet koaleserer og danner kjerne, og vokser deretter til en fastfasefilm.
(4) Omorganisering eller kjemisk binding av atomene som utgjør filmen.
2、Fordampningsoppvarming
(1) Motstandsvarme fordampning
Motstandsoppvarmingsfordampning er den enkleste og mest brukte oppvarmingsmetoden, generelt anvendelig for belegningsmaterialer med smeltepunkt under 1500 ℃, metaller med høyt smeltepunkt i tråd- eller arkform (W, Mo, Ti, Ta, bornitrid, etc.) vanligvis laget til en passende form av fordampningskilde, lastet med fordampningsmaterialer, gjennom Joule-varmen fra elektrisk strøm for å smelte, fordampe eller sublimere pletteringsmaterialet, formen på fordampningskilden inkluderer hovedsakelig flertrådsspiral, U-formet, sinusbølge , tynnplate, båt, kjeglekurv osv. Samtidig krever metoden at fordampningskildematerialet har høyt smeltepunkt, lavt metningsdamptrykk, stabile kjemiske egenskaper, ikke har kjemisk reaksjon med beleggmaterialet ved høy temperatur, god varmebestandighet, liten endring i effekttetthet, etc. Den tar i bruk høy strøm gjennom fordampningskilden for å få den til å varme opp og fordampe filmmaterialet ved direkte oppvarming, eller legge filmmaterialet i digelen laget av grafitt og visse høytemperaturbestandige metalloksider (som A202, B0) og andre materialer for indirekte oppvarming for å fordampe.
Motstandsvarme fordampningsbelegg har begrensninger: ildfaste metaller har lavt damptrykk, noe som er vanskelig å lage tynn film;noen elementer er enkle å lage en legering med varmetråden;det er ikke lett å få en jevn sammensetning av legeringsfilmen.På grunn av den enkle strukturen, lave prisen og enkel drift av motstandsoppvarmingsfordampningsmetoden, er det en veldig vanlig anvendelse av fordampningsmetoden.
(2) Elektronstråleoppvarmingsfordampning
Elektronstrålefordampning er en metode for å fordampe beleggmaterialet ved å bombardere det med en elektronstråle med høy energitetthet ved å plassere det i en vannkjølt kobberdigel.Fordampningskilden består av en elektronemisjonskilde, en elektronakselerasjonskraftkilde, en digel (vanligvis en kobberdigel), en magnetfeltspole og et kjølevannsett osv. I denne enheten plasseres det oppvarmede materialet i et vann. -avkjølt digel, og elektronstrålen bombarderer bare en svært liten del av materialet, mens det meste av det gjenværende materialet forblir på en svært lav temperatur under digelens avkjølende effekt, som kan betraktes som den bombarderte delen av digelen.Metoden med elektronstråleoppvarming for fordampning kunne således unngå forurensning mellom beleggmaterialet og fordampningskildematerialet.
Strukturen til elektronstrålefordampningskilden kan deles inn i tre typer: rette kanoner (Boules-pistoler), ringkanoner (elektrisk avbøyd) og e-kanoner (magnetisk avbøyde).En eller flere digler kan plasseres i et fordampningsanlegg, som kan fordampe og avsette mange forskjellige stoffer samtidig eller hver for seg.
Elektronstrålefordampningskilder har følgende fordeler.
①Den høye stråletettheten til elektronstrålebombardementfordampningskilden kan oppnå en langt større energitetthet enn motstandsvarmekilden, som kan fordampe materialer med høyt smeltepunkt, som W, Mo, Al2O3, etc.
②Beleggmaterialet plasseres i en vannkjølt kobberdigel, som kan unngå fordampning av fordampningskildematerialet og reaksjonen mellom dem.
③Varme kan tilføres direkte til overflaten av beleggsmaterialet, noe som gjør den termiske effektiviteten høy og tapet av varmeledning og varmestråling lavt.
Ulempen med elektronstråleoppvarmingsfordampningsmetoden er at primærelektronene fra elektronkanonen og sekundærelektronene fra overflaten av beleggmaterialet vil ionisere de fordampende atomene og gjenværende gassmolekyler, noe som vil påvirke kvaliteten på filmen noen ganger.
(3) Høyfrekvent induksjonsoppvarmingsfordampning
Høyfrekvent induksjonsoppvarmingsfordampning er å plassere digelen med beleggsmateriale i midten av den høyfrekvente spiralspolen, slik at beleggmaterialet genererer sterk virvelstrøm og hystereseeffekt under induksjon av høyfrekvent elektromagnetisk felt, som forårsaker filmlag for å varmes opp til det fordamper og fordamper.Fordampningskilden består vanligvis av en vannkjølt høyfrekvent spole og en grafitt- eller keramisk (magnesiumoksyd, aluminiumoksyd, boroksyd, etc.) digel.Den høyfrekvente strømforsyningen bruker en frekvens på ti tusen til flere hundre tusen Hz, inngangseffekten er flere til flere hundre kilowatt, jo mindre volumet av membranmaterialet er, desto høyere er induksjonsfrekvensen.Induksjonsspolefrekvens er vanligvis laget av vannkjølt kobberrør.
Ulempen med høyfrekvent induksjonsoppvarmingsfordampningsmetode er at det ikke er lett å finjustere inngangseffekten, den har følgende fordeler.
①Høy fordampningshastighet
②Temperaturen til fordampningskilden er jevn og stabil, så det er ikke lett å produsere fenomenet med beleggsdråper som spruter, og det kan også unngå fenomenet med pinholes på den avsatte filmen.
③Fordampningskilden er lastet én gang, og temperaturen er relativt enkel og enkel å kontrollere.
Innleggstid: 28. oktober 2022