تُعرف عملية تسخين المواد الصلبة في بيئة فراغية عالية لتساميها أو تبخيرها وترسيبها على ركيزة معينة للحصول على طبقة رقيقة باسم طلاء التبخير الفراغي (يشار إليه باسم طلاء التبخير).
يعود تاريخ تحضير الأغشية الرقيقة بعملية التبخير الفراغي إلى خمسينيات القرن التاسع عشر. ففي عام ١٨٥٧، بدأ السيد فارار محاولاته لطلاء الأغشية الرقيقة عن طريق تبخير أسلاك معدنية في النيتروجين. ونظرًا لضعف تقنية الفراغ آنذاك، كان تحضير الأغشية الرقيقة بهذه الطريقة يستغرق وقتًا طويلًا وغير عملي. وبحلول عام ١٩٣٠، مع ظهور مضخة نشر الزيت ونظام الضخ الميكانيكي المشترك، شهدت تقنية الفراغ تطورًا سريعًا، مما جعل طلاء التبخير والترذيذ تقنية عملية.
على الرغم من أن التبخير الفراغي تقنية قديمة لترسيب الأغشية الرقيقة، إلا أنها الطريقة الأكثر شيوعًا في المختبرات والمجالات الصناعية. وتتمثل مزاياها الرئيسية في سهولة التشغيل، وسهولة التحكم في معايير الترسيب، ونقاء الأغشية الناتجة. ويمكن تقسيم عملية الطلاء الفراغي إلى الخطوات الثلاث التالية.
1) يتم تسخين المادة المصدرية وصهرها لتتبخر أو تتسامى؛ 2) يتم إزالة البخار من المادة المصدرية لتتبخر أو تتسامى.
2) يتم نقل البخار من المادة المصدرية إلى الركيزة.
3) يتكثف البخار على سطح الركيزة ليشكل طبقة صلبة.
في عملية التبخير الفراغي للأغشية الرقيقة، والتي تكون عادةً أغشية متعددة البلورات أو أغشية غير متبلورة، يسود نمو الأغشية على شكل جزر، وذلك من خلال عمليتين رئيسيتين: التكوين النووي وتكوين الغشاء. تصطدم الذرات (أو الجزيئات) المتبخرة بالركيزة، حيث يرتبط جزء منها بالركيزة بشكل دائم، وجزء آخر بالامتزاز ثم التبخر بعيدًا عن الركيزة، وجزء ثالث بالانعكاس المباشر عن سطح الركيزة. يمكن للذرات (أو الجزيئات) الملتصقة بسطح الركيزة بفعل الحركة الحرارية أن تتحرك على طول السطح، فتتراكم الذرات المتلامسة لتشكل تجمعات. تتشكل هذه التجمعات غالبًا في المناطق ذات الإجهاد العالي على سطح الركيزة، أو في مراحل ذوبان الركيزة البلورية، لأن ذلك يقلل من الطاقة الحرة للذرات الممتزة. هذه هي عملية التكوين النووي. يؤدي ترسب المزيد من الذرات (أو الجزيئات) إلى تمدد التجمعات (النوى) ذات الشكل الجزري المذكورة أعلاه حتى تمتد لتشكل غشاءً متصلًا. لذا، فإن بنية وخصائص الأغشية متعددة البلورات المُرَسَّبة بالتبخير الفراغي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمعدل التبخير ودرجة حرارة الركيزة. وبشكل عام، كلما انخفضت درجة حرارة الركيزة، زاد معدل التبخير، وأصبحت حبيبات الغشاء أدق وأكثر كثافة.
– نُشر هذا المقال بواسطةمصنع آلات الطلاء بالتفريغقوانغدونغ تشنهوا
تاريخ النشر: 23 مارس 2024