Vakumlu buharlaşma kaplama prensibi
1 、 vakumlu buharlaştırma kaplamasının ekipmanı ve fiziksel süreci
Vakumlu buharlaştırma kaplama ekipmanı, esas olarak vakum odası ve tahliye sisteminden oluşur.Vakum odasının içinde buharlaşma kaynağı (yani buharlaşma ısıtıcısı), alt tabaka ve alt tabaka çerçevesi, alt tabaka ısıtıcısı, egzoz sistemi vb.
Kaplama malzemesi, vakum odasının buharlaşma kaynağına yerleştirilir ve yüksek vakum koşulları altında, buharlaşma kaynağı tarafından ısıtılarak buharlaştırılır.Buhar moleküllerinin ortalama serbest aralığı, buharlaşma kaynağının yüzeyinden kaçan film buharının atomları ve molekülleri, diğer moleküllerin veya atomların çarpışmasıyla nadiren engellendikten sonra, vakum odasının doğrusal boyutundan daha büyük olduğunda, ve kaplanacak alt tabakanın yüzeyine doğrudan ulaşır.Alt tabakanın düşük sıcaklığından dolayı, film buharı parçacıkları üzerinde yoğunlaşır ve bir film oluşturur.
Buharlaşma moleküllerinin ve substratın yapışmasını iyileştirmek için, substrat uygun ısıtma veya iyon temizleme ile etkinleştirilebilir.Vakumlu buharlaştırma kaplaması, malzemenin buharlaştırılmasından, taşınmasından bir filme biriktirilmesine kadar aşağıdaki fiziksel süreçlerden geçer.
(1) Diğer enerji biçimlerini termal enerjiye dönüştürmek için çeşitli yollar kullanılarak, film malzemesi belirli bir miktarda enerjiyle (0,1 ila 0,3 eV) gaz halindeki parçacıklara (atomlar, moleküller veya atomik kümeler) buharlaşmak veya süblimleşmek üzere ısıtılır.
(2) Gaz halindeki parçacıklar filmin yüzeyini terk eder ve belirli bir hareket hızında, esasen çarpışma olmadan, düz bir çizgide alt tabakanın yüzeyine taşınır.
(3) Substratın yüzeyine ulaşan gaz halindeki parçacıklar birleşir ve çekirdeklenir ve ardından katı fazlı bir film halinde büyür.
(4) Filmi oluşturan atomların yeniden düzenlenmesi veya kimyasal olarak bağlanması.
2 、 Buharlaşma ısıtması
(1) Dirençli ısıtma buharlaşması
Dirençli ısıtma buharlaştırma, en basit ve en yaygın kullanılan ısıtma yöntemidir, genellikle erime noktası 1500℃'nin altında olan kaplama malzemelerine, tel veya sac şeklindeki yüksek erime noktalı metallere (W, Mo, Ti, Ta, bor nitrür, vb.) uygulanabilir. genellikle kaplama malzemesini eritmek, buharlaştırmak veya süblimleştirmek için elektrik akımının Joule ısısı yoluyla buharlaşma malzemeleriyle yüklenen uygun bir buharlaşma kaynağı şekline dönüştürülür, buharlaşma kaynağının şekli esas olarak çok telli spiral, U-şekilli, sinüs dalgası içerir , ince levha, tekne, koni sepet vb. Aynı zamanda, yöntem, buharlaşma kaynak malzemesinin yüksek erime noktasına, düşük doygun buhar basıncına, kararlı kimyasal özelliklere sahip olmasını, kaplama malzemesi ile yüksek sıcaklıkta kimyasal reaksiyona girmemesini gerektirir. iyi ısı direnci, güç yoğunluğunda küçük değişiklik vb. Film malzemesini doğrudan ısıtma yoluyla ısıtmak ve buharlaştırmak veya film malzemesini grafitten ve belirli yüksek sıcaklığa dayanıklı potaya koymak için buharlaşma kaynağından yüksek akım kullanır. metal oksitler (A202, B0 gibi) ve diğer malzemelerin buharlaşması için dolaylı ısıtma.
Dirençli ısıtma buharlaştırma kaplamasının sınırlamaları vardır: refrakter metaller, ince film yapmak zor olan düşük buhar basıncına sahiptir;bazı elementlerin ısıtma teli ile alaşım oluşturması kolaydır;Alaşım filmin tekdüze bir bileşimini elde etmek kolay değildir.Dirençli ısıtma buharlaştırma yönteminin basit yapısı, düşük fiyatı ve kolay işletilmesi nedeniyle, buharlaştırma yönteminin çok yaygın bir uygulamasıdır.
(2) Elektron ışını ısıtma buharlaşması
Elektron ışını buharlaştırma, kaplama malzemesini su soğutmalı bir bakır potaya yerleştirerek yüksek enerji yoğunluklu elektron ışını ile bombardıman ederek buharlaştırma yöntemidir.Buharlaşma kaynağı, bir elektron emisyon kaynağı, bir elektron hızlandırma güç kaynağı, bir pota (genellikle bir bakır pota), bir manyetik alan bobini ve bir soğutma suyu seti vb. -soğutulmuş pota ve elektron ışını malzemenin sadece çok küçük bir bölümünü bombalarken, kalan malzemenin çoğu potanın soğutma etkisi altında çok düşük bir sıcaklıkta kalır, bu da potanın bombardımana tutulan kısmı olarak kabul edilebilir.Bu nedenle, buharlaşma için elektron ışını ısıtma yöntemi, kaplama malzemesi ile buharlaşma kaynak malzemesi arasındaki kontaminasyonu önleyebilir.
Elektron ışını buharlaştırma kaynağının yapısı üç türe ayrılabilir: düz tabancalar (Boules tabancaları), halka tabancalar (elektrikle saptırılmış) ve e-tabancalar (manyetik olarak saptırılmış).Birçok farklı maddeyi aynı anda veya ayrı ayrı buharlaştırabilen ve biriktirebilen bir buharlaştırma tesisine bir veya daha fazla pota yerleştirilebilir.
Elektron ışını buharlaştırma kaynakları aşağıdaki avantajlara sahiptir.
①Elektron ışını bombardımanı buharlaştırma kaynağının yüksek ışın yoğunluğu, W, Mo, Al2O3, vb. gibi yüksek erime noktalı malzemeleri buharlaştırabilen dirençli ısıtma kaynağından çok daha büyük bir enerji yoğunluğu elde edebilir.
②Kaplama malzemesi, buharlaşma kaynak malzemesinin buharlaşmasını ve aralarındaki reaksiyonu önleyebilen su soğutmalı bir bakır potaya yerleştirilir.
③Isı doğrudan kaplama malzemesinin yüzeyine eklenebilir, bu da termal verimliliği yüksek ve ısı iletimi ve ısı radyasyonu kaybını azaltır.
Elektron ışını ısıtmalı buharlaştırma yönteminin dezavantajı, elektron tabancasından gelen birincil elektronların ve kaplama malzemesinin yüzeyindeki ikincil elektronların buharlaşan atomları ve artık gaz moleküllerini iyonize etmesidir, bu da filmin kalitesini bazen etkiler.
(3) Yüksek frekanslı indüksiyonlu ısıtma buharlaştırma
Yüksek frekanslı indüksiyonlu ısıtma buharlaştırma, kaplama malzemesi ile potayı yüksek frekanslı spiral bobinin ortasına yerleştirmektir, böylece kaplama malzemesi, yüksek frekanslı elektromanyetik alanın indüksiyonu altında güçlü girdap akımı ve histerezis etkisi üretir; film tabakası buharlaşana ve buharlaşana kadar ısıtılır.Buharlaşma kaynağı genellikle su soğutmalı yüksek frekanslı bir serpantin ve bir grafit veya seramik (magnezyum oksit, alüminyum oksit, bor oksit vb.) potasından oluşur.Yüksek frekanslı güç kaynağı, on bin ila birkaç yüz bin Hz frekans kullanır, giriş gücü birkaç ila birkaç yüz kilovattır, membran malzemesinin hacmi ne kadar küçükse, indüksiyon frekansı o kadar yüksek olur.İndüksiyon bobini frekansı genellikle su soğutmalı bakır borudan yapılır.
Yüksek frekanslı indüksiyonlu ısıtma buharlaştırma yönteminin dezavantajı, giriş gücünde ince ayar yapmanın kolay olmamasıdır, aşağıdaki avantajlara sahiptir.
①Yüksek buharlaşma oranı
②Buharlaşma kaynağının sıcaklığı tekdüze ve kararlıdır, bu nedenle kaplama damlacıklarının sıçraması olgusunu üretmek kolay değildir ve ayrıca biriken filmde iğne delikleri olgusunu da önleyebilir.
③Buharlaşma kaynağı bir kez yüklenir ve sıcaklığın kontrolü nispeten kolay ve basittir.
Gönderim zamanı: Ekim-28-2022