Принцип облоге вакуумским испаравањем
1、Опрема и физички процес пресвлачења вакуумским испаравањем
Опрема за облагање вакуумским испаравањем се углавном састоји од вакуумске коморе и система за евакуацију.Унутар вакуумске коморе налазе се извор испаравања (тј. грејач за испаравање), подлога и оквир супстрата, грејач супстрата, издувни систем итд.
Материјал за облагање се поставља у извор испаравања вакуумске коморе, а под условима високог вакуума се загрева извором испаравања да би испарио.Када је просечан слободни опсег молекула паре већи од линеарне величине вакуумске коморе, након што су атоми и молекули филмске паре побегли са површине извора испаравања, ретко су ометани сударом других молекула или атома, и директно доспеју на површину подлоге коју треба премазати.Због ниске температуре подлоге, честице филмске паре се кондензују на њој и формирају филм.
Да би се побољшала адхезија молекула испаравања и супстрата, супстрат се може активирати правилним загревањем или чишћењем јона.Превлака вакуумским испаравањем пролази кроз следеће физичке процесе од испаравања материјала, транспорта до таложења у филм.
(1) Користећи различите начине за претварање других облика енергије у топлотну енергију, филмски материјал се загрева да би испарио или сублимирао у гасовите честице (атоме, молекуле или атомске кластере) са одређеном количином енергије (0,1 до 0,3 еВ).
(2) Гасовите честице напуштају површину филма и транспортују се до површине подлоге одређеном брзином кретања, у суштини без судара, праволинијски.
(3) Гасовите честице које достижу површину супстрата спајају се и стварају језгро, а затим прерасту у филм чврсте фазе.
(4) Реорганизација или хемијско везивање атома који чине филм.
2、Загревање испаравањем
(1) Отпор загревања испаравања
Отпорно загревање испаравањем је најједноставнији и најчешће коришћени метод загревања, генерално применљив на материјале за облагање са тачком топљења испод 1500℃, метали високе тачке топљења у облику жице или лима (В, Мо, Ти, Та, бор нитрид, итд.) обично направљен у одговарајућем облику извора испаравања, напуњеног материјалима за испаравање, кроз џулову топлоту електричне струје да се отопи, испари или сублимира материјал за оплату, облик извора испаравања углавном укључује спиралу са више ланаца, у облику слова У, синусни талас , танка плоча, чамац, конусна корпа, итд. Истовремено, метода захтева да изворни материјал испаравања има високу тачку топљења, низак притисак паре засићења, стабилне хемијске особине, да нема хемијску реакцију са материјалом за облагање на високој температури, добра отпорност на топлоту, мала промена густине снаге, итд. Усваја велику струју кроз извор испаравања да би се загрејао и испарио филмски материјал директним загревањем, или ставио филмски материјал у лонац направљен од графита и отпоран на одређене високе температуре оксиди метала (као што су А202, Б0) и други материјали за индиректно загревање да би испарили.
Отпорно загревање премаз за испаравање има ограничења: ватростални метали имају низак притисак паре, што је тешко направити танак филм;неки елементи се лако формирају легуром са грејном жицом;није лако добити уједначен састав филма легуре.Због једноставне структуре, ниске цене и једноставног рада методе испаравања отпорног грејања, то је врло честа примена методе испаравања.
(2) Испаравање загревања електронским снопом
Испаравање електронским снопом је метода испаравања материјала за облагање бомбардовањем снопом електрона високе густине тако што се ставља у водено хлађени бакарни лончић.Извор испаравања се састоји од извора емисије електрона, извора енергије за убрзавање електрона, лончића (обично бакарног лончића), завојнице магнетног поља и сета воде за хлађење, итд. У овом уређају, загрејани материјал се ставља у воду -охлађени лончић, а електронски сноп бомбардује само веома мали део материјала, док већина преосталог материјала остаје на веома ниској температури под дејством хлађења лончића, што се може сматрати бомбардованим делом лончића.Дакле, метода загревања електронским снопом за испаравање може да избегне контаминацију између материјала за облагање и материјала извора испаравања.
Структура извора испаравања електронског снопа може се поделити на три типа: равне пушке (боулес топови), прстенасте пушке (електрично отклоне) и е-пушке (магнетно уклоњене).Један или више лонаца се може поставити у постројење за испаравање, које може испарити и депоновати много различитих супстанци истовремено или одвојено.
Извори испаравања електронских зрака имају следеће предности.
①Велика густина снопа извора испаравања бомбардовања електронским снопом може добити далеко већу густину енергије од извора отпорног грејања, који може да испари материјале високе тачке топљења, као што су В, Мо, Ал2О3, итд.
②Материјал за облагање се ставља у водено хлађени бакарни лончић, који може избећи испаравање материјала извора испаравања и реакцију између њих.
③Топлота се може додати директно на површину материјала за премазивање, што чини топлотну ефикасност високом, а губитак топлотне проводљивости и топлотног зрачења ниским.
Недостатак методе испаравања загревања електронским снопом је у томе што ће примарни електрони из електронског пиштоља и секундарни електрони са површине материјала за облагање јонизовати атоме који испаравају и молекуле заосталог гаса, што ће понекад утицати на квалитет филма.
(3) Високофреквентно индукционо загревање испаравања
Високофреквентно индукционо загревање испаравања је да се лончић са материјалом за облагање постави у центар високофреквентне спиралне завојнице, тако да материјал за облагање генерише јаку вртложна струја и ефекат хистерезе под индукцијом високофреквентног електромагнетног поља, што изазива слој филма да се загреје док не испари и испари.Извор испаравања се углавном састоји од водено хлађеног високофреквентног намотаја и графитног или керамичког (магнезијум оксид, алуминијум оксид, бор оксид, итд.) лончића.Високофреквентно напајање користи фреквенцију од десет хиљада до неколико стотина хиљада Хз, улазна снага је неколико до неколико стотина киловата, што је мања запремина материјала мембране, то је већа фреквенција индукције.Фреквенција индукционог намотаја је обично направљена од бакарне цеви хлађене водом.
Недостатак методе испаравања високофреквентног индукционог загревања је што није лако фино подесити улазну снагу, има следеће предности.
①Висока стопа испаравања
② Температура извора испаравања је уједначена и стабилна, тако да није лако произвести феномен прскања капљица премаза, а такође се може избећи феномен рупица на нанесеном филму.
③Извор испаравања се пуни једном, а температуру је релативно лако и једноставно контролисати.
Време поста: 28.10.2022