Principiul acoperirii prin evaporare în vid
1、Echipament și proces fizic de acoperire prin evaporare în vid
Echipamentul de acoperire prin evaporare în vid este compus în principal din cameră de vid și sistem de evacuare.În interiorul camerei de vid, există surse de evaporare (adică încălzitor prin evaporare), substrat și cadru de substrat, încălzitor de substrat, sistem de evacuare etc.
Materialul de acoperire este plasat în sursa de evaporare a camerei de vid și, în condiții de vid înalt, este încălzit de sursa de evaporare pentru a se evapora.Când intervalul liber mediu al moleculelor de vapori este mai mare decât dimensiunea liniară a camerei de vid, după ce atomii și moleculele vaporilor filmului au scăpat de la suprafața sursei de evaporare, sunt rareori împiedicați de ciocnirea altor molecule sau atomi, și ajung direct la suprafața substratului de acoperit.Datorită temperaturii scăzute a substratului, particulele de vapori de film se condensează pe acesta și formează o peliculă.
Pentru a îmbunătăți aderența moleculelor de evaporare și a substratului, substratul poate fi activat prin încălzire adecvată sau curățare ionică.Acoperirea prin evaporare sub vid trece prin următoarele procese fizice de la evaporarea materialului, transportul până la depunerea într-un film.
(1) Folosind diferite moduri de a converti alte forme de energie în energie termică, materialul filmului este încălzit pentru a se evapora sau sublima în particule gazoase (atomi, molecule sau clustere atomice) cu o anumită cantitate de energie (0,1 până la 0,3 eV).
(2) Particulele gazoase părăsesc suprafața filmului și sunt transportate la suprafața substratului cu o anumită viteză de mișcare, în esență fără coliziune, în linie dreaptă.
(3) Particulele gazoase care ajung la suprafața substratului se unesc și se nucleează, apoi cresc într-un film în fază solidă.
(4) Reorganizarea sau legarea chimică a atomilor care alcătuiesc filmul.
2, încălzire prin evaporare
(1) Rezistenta la incalzire la evaporare
Evaporarea prin încălzire prin rezistență este cea mai simplă și mai frecvent utilizată metodă de încălzire, aplicabilă în general materialelor de acoperire cu punct de topire sub 1500℃, metale cu punct de topire ridicat în formă de sârmă sau tablă (W, Mo, Ti, Ta, nitrură de bor etc.) de obicei realizată într-o formă adecvată a sursei de evaporare, încărcată cu materiale de evaporare, prin căldura Joule a curentului electric pentru a topi, evapora sau sublima materialul de placare, forma sursei de evaporare include în principal spirală cu mai multe fire, în formă de U, undă sinusoidală , placă subțire, barcă, coș cu con, etc. În același timp, metoda necesită ca materialul sursă de evaporare să aibă un punct de topire ridicat, presiune scăzută a vaporilor de saturație, proprietăți chimice stabile, să nu aibă reacție chimică cu materialul de acoperire la temperatură ridicată, rezistență bună la căldură, modificare mică a densității puterii etc. Adoptă un curent mare prin sursa de evaporare pentru a o face să se încălzească și să evapore materialul filmului prin încălzire directă sau pune materialul filmului în creuzetul din grafit și anumite rezistențe la temperaturi ridicate. oxizi metalici (cum ar fi A202, B0) și alte materiale pentru încălzire indirectă să se evapore.
Învelișul de evaporare cu rezistență la încălzire are limitări: metalele refractare au presiune scăzută de vapori, ceea ce este dificil de făcut o peliculă subțire;unele elemente sunt ușor de a forma un aliaj cu firul de încălzire;nu este ușor să obțineți o compoziție uniformă a peliculei de aliaj.Datorită structurii simple, prețului scăzut și funcționării ușoare a metodei de evaporare cu încălzire prin rezistență, este o aplicație foarte comună a metodei de evaporare.
(2) Evaporarea prin încălzire cu fascicul de electroni
Evaporarea cu fascicul de electroni este o metodă de evaporare a materialului de acoperire prin bombardarea acestuia cu un fascicul de electroni de înaltă densitate energetică prin plasarea acestuia într-un creuzet de cupru răcit cu apă.Sursa de evaporare constă dintr-o sursă de emisie de electroni, o sursă de putere de accelerare a electronilor, un creuzet (de obicei un creuzet de cupru), o bobină de câmp magnetic și un set de apă de răcire etc. În acest dispozitiv, materialul încălzit este plasat într-o apă. - creuzet răcit, iar fasciculul de electroni bombardează doar o parte foarte mică a materialului, în timp ce cea mai mare parte a materialului rămas rămâne la o temperatură foarte scăzută sub efectul de răcire al creuzetului, care poate fi privit drept porțiunea bombardată a creuzetului.Astfel, metoda de încălzire prin fascicul de electroni pentru evaporare ar putea evita contaminarea dintre materialul de acoperire și materialul sursă de evaporare.
Structura sursei de evaporare a fasciculului de electroni poate fi împărțită în trei tipuri: tunuri drepte (tunuri Boules), tunuri inelare (deviate electric) și tunuri electronice (deviate magnetic).Unul sau mai multe creuzete pot fi plasate într-o instalație de evaporare, care se poate evapora și depune multe substanțe diferite simultan sau separat.
Sursele de evaporare a fasciculului de electroni au următoarele avantaje.
①Densitatea mare de fascicul a sursei de evaporare cu bombardament cu fascicul de electroni poate obține o densitate de energie mult mai mare decât sursa de încălzire cu rezistență, care poate evapora materiale cu punct de topire ridicat, cum ar fi W, Mo, Al2O3 etc.
②Materialul de acoperire este plasat într-un creuzet de cupru răcit cu apă, care poate evita evaporarea materialului sursă de evaporare și reacția dintre ele.
③ Căldura poate fi adăugată direct pe suprafața materialului de acoperire, ceea ce face ca eficiența termică să fie ridicată și pierderea conducției și radiația de căldură scăzută.
Dezavantajul metodei de evaporare prin încălzire prin fascicul de electroni este că electronii primari din tunul de electroni și electronii secundari de pe suprafața materialului de acoperire vor ioniza atomii care se evaporă și moleculele de gaz rezidual, ceea ce va afecta uneori calitatea filmului.
(3) Evaporare cu încălzire prin inducție de înaltă frecvență
Evaporarea prin încălzire prin inducție de înaltă frecvență este de a plasa creuzetul cu material de acoperire în centrul spiralei de înaltă frecvență, astfel încât materialul de acoperire să genereze un puternic curent turbionar și un efect de histerezis sub inducerea câmpului electromagnetic de înaltă frecvență, care provoacă stratul de film să se încălzească până se vaporizează și se evaporă.Sursa de evaporare constă în general dintr-o bobină de înaltă frecvență răcită cu apă și un creuzet din grafit sau ceramică (oxid de magneziu, oxid de aluminiu, oxid de bor etc.).Sursa de alimentare de înaltă frecvență utilizează o frecvență de la zece mii până la câteva sute de mii de Hz, puterea de intrare este de la câteva până la câteva sute de kilowați, cu cât volumul materialului membranei este mai mic, cu atât frecvența de inducție este mai mare.Frecvența bobinei de inducție este de obicei realizată din tub de cupru răcit cu apă.
Dezavantajul metodei de evaporare a încălzirii prin inducție de înaltă frecvență este că nu este ușor de ajustat fin puterea de intrare, are următoarele avantaje.
①Rată mare de evaporare
②Temperatura sursei de evaporare este uniformă și stabilă, deci nu este ușor să se producă fenomenul de stropire a picăturilor de acoperire și poate evita, de asemenea, fenomenul de găuri pe filmul depus.
③Sursa de evaporare este încărcată o dată, iar temperatura este relativ ușor și simplu de controlat.
Ora postării: Oct-28-2022