Vakuum buxarlanma örtüyünün prinsipi
1, Vakuum buxarlanma örtüyünün avadanlıqları və fiziki prosesi
Vakuum buxarlanma örtük avadanlığı əsasən vakuum kamerası və boşaltma sistemindən ibarətdir. Vakuum kamerasının içərisində buxarlanma mənbəyi (yəni buxarlanma qızdırıcısı), substrat və substrat çərçivəsi, substrat qızdırıcısı, egzoz sistemi və s. var.
Örtük materialı vakuum kamerasının buxarlanma mənbəyinə yerləşdirilir və yüksək vakuum şəraitində buxarlanma üçün buxarlanma mənbəyi tərəfindən qızdırılır. Buxar molekullarının orta sərbəst diapazonu vakuum kamerasının xətti ölçüsündən böyük olduqda, buxarlanma mənbəyinin səthindən çıxan film buxarının atomları və molekulları nadir hallarda digər molekulların və ya atomların toqquşması ilə maneə törədir və birbaşa örtüləcək substratın səthinə çatır. Substratın aşağı temperaturu səbəbindən film buxar hissəcikləri onun üzərində kondensasiya olunur və bir film əmələ gətirir.
Buxarlanma molekullarının və substratın yapışmasını yaxşılaşdırmaq üçün substrat düzgün qızdırma və ya ion təmizləmə yolu ilə aktivləşdirilə bilər. Vakuum buxarlanma örtüyü materialın buxarlanmasından, daşınmasından tutmuş filmə çökməsinə qədər aşağıdakı fiziki proseslərdən keçir.
(1) Digər enerji formalarını istilik enerjisinə çevirmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edərək, film materialı müəyyən miqdarda enerji (0,1 ilə 0,3 eV) ilə buxarlanmaq və ya qaz halında olan hissəciklərə (atomlar, molekullar və ya atom qrupları) sublimasiya etmək üçün qızdırılır.
(2) Qaz hissəcikləri filmin səthini tərk edir və müəyyən bir hərəkət sürəti ilə, əsasən toqquşmadan, düz xətt üzrə substratın səthinə daşınır.
(3) Substratın səthinə çatan qaz halındakı hissəciklər birləşərək nüvələşir və sonra bərk fazalı təbəqəyə çevrilir.
(4) Filmi təşkil edən atomların yenidən təşkili və ya kimyəvi rabitəsi.
2, Buxarlanma ilə isitmə
(1) Müqavimətli istilik buxarlanması
Müqavimətli qızdırma buxarlanması ən sadə və ən çox istifadə edilən qızdırma üsuludur və ümumiyyətlə ərimə nöqtəsi 1500℃-dən aşağı olan örtük materiallarına, yüksək ərimə nöqtəsi olan tel və ya təbəqə şəklində metallara (W, Mo, Ti, Ta, bor nitridi və s.) tətbiq olunur. Buxarlanma mənbəyinin uyğun formasına salınır, buxarlanma materialları ilə yüklənir, elektrik cərəyanının Joule istiliyi vasitəsilə örtük materialını əridir, buxarlandırır və ya sublimasiya edir. Buxarlanma mənbəyinin forması əsasən çoxzəncirli spiral, U formalı, sinus dalğası, nazik lövhə, qayıq, konus səbəti və s.-ni əhatə edir. Eyni zamanda, metod buxarlanma mənbəyi materialının yüksək ərimə nöqtəsinə, aşağı doyma buxar təzyiqinə, sabit kimyəvi xüsusiyyətlərə malik olmasını, örtük materialı ilə yüksək temperaturda kimyəvi reaksiyaya girməməsini, yaxşı istilik müqavimətini, güc sıxlığında kiçik dəyişiklik və s. tələb edir. Buxarlanma mənbəyindən yüksək cərəyan qəbul edərək film materialını birbaşa qızdırmaqla qızdırır və ya film materialını qrafit və müəyyən yüksək temperatura davamlı metal oksidlərindən (məsələn, A202, B0) və dolayı qızdırma üçün digər materiallardan hazırlanmış çuxura qoyur.
Müqavimətli qızdırma buxarlanma örtüyünün məhdudiyyətləri var: odadavamlı metalların buxar təzyiqi aşağıdır, bu da nazik təbəqə yaratmaq çətindir; bəzi elementlər qızdırıcı telin köməyi ilə asanlıqla ərinti əmələ gətirir; ərinti təbəqəsinin vahid tərkibini əldə etmək asan deyil. Sadə quruluş, aşağı qiymət və müqavimətli qızdırma buxarlanma metodunun asan işləməsi səbəbindən buxarlanma metodunun çox yaygın tətbiqidir.
(2) Elektron şüası ilə qızdırma buxarlanması
Elektron şüası buxarlanması, örtük materialını su ilə soyudulan mis potala yerləşdirməklə yüksək enerjili sıxlıqlı elektron şüası ilə bombardman etməklə buxarlandırma üsuludur. Buxarlanma mənbəyi elektron emissiya mənbəyindən, elektron sürətləndirici güc mənbəyindən, potaladan (adətən mis potaladan), maqnit sahəsi rulonundan və soyutma su dəstindən və s. ibarətdir. Bu cihazda qızdırılan material su ilə soyudulan potala yerləşdirilir və elektron şüası materialın yalnız çox kiçik bir hissəsini bombardman edir, qalan materialın əksəriyyəti isə potanın soyutma təsiri altında çox aşağı temperaturda qalır ki, bu da potanın bombardman edilmiş hissəsi hesab edilə bilər. Beləliklə, buxarlanma üçün elektron şüası ilə qızdırma üsulu örtük materialı ilə buxarlanma mənbəyi materialı arasında çirklənmənin qarşısını ala bilər.
Elektron şüası buxarlanma mənbəyinin quruluşunu üç növə bölmək olar: düz toplar (Boules topları), halqa topları (elektriklə defleksiya olunmuş) və elektron toplar (maqnitlə defleksiya olunmuş). Buxarlanma qurğusuna bir və ya daha çox tiyə yerləşdirilə bilər ki, bu da eyni vaxtda və ya ayrı-ayrılıqda bir çox müxtəlif maddəni buxarlandıra və çökdürə bilər.
Elektron şüası buxarlanma mənbələri aşağıdakı üstünlüklərə malikdir.
①Elektron şüa bombardmanı buxarlanma mənbəyinin yüksək şüa sıxlığı, müqavimətli istilik mənbəyindən daha yüksək enerji sıxlığı əldə edə bilər ki, bu da W, Mo, Al2O3 və s. kimi yüksək ərimə nöqtəli materialları buxarlandıra bilər.
②Örtük materialı su ilə soyudulmuş mis çuxuruna yerləşdirilir ki, bu da buxarlanma mənbəyi materialının buxarlanmasının və aralarındakı reaksiyanın qarşısını ala bilər.
③İstilik birbaşa örtük materialının səthinə əlavə edilə bilər ki, bu da istilik səmərəliliyini yüksək, istilik keçiriciliyinin və istilik radiasiyasının itkisini isə aşağı salır.
Elektron şüası ilə qızdırma buxarlanma metodunun dezavantajı, elektron silahından gələn ilkin elektronların və örtük materialının səthindən gələn ikincil elektronların buxarlanan atomları və qalıq qaz molekullarını ionlaşdırmasıdır ki, bu da bəzən filmin keyfiyyətinə təsir göstərir.
(3) Yüksək tezlikli induksiyalı isitmə buxarlanması
Yüksək tezlikli induksiyalı qızdırma buxarlanması, örtük materialı olan potanı yüksək tezlikli spiral rulonun mərkəzinə yerləşdirməkdir ki, örtük materialı yüksək tezlikli elektromaqnit sahəsinin induksiyası altında güclü burulğan cərəyanı və histerezis effekti yaradaraq, film təbəqəsinin buxarlanıb buxarlanana qədər qızmasına səbəb olur. Buxarlanma mənbəyi ümumiyyətlə su ilə soyudulan yüksək tezlikli rulona və qrafit və ya keramika (maqnezium oksidi, alüminium oksidi, bor oksidi və s.) potundan ibarətdir. Yüksək tezlikli enerji təchizatı on minlərlə yüz min Hz arasında tezlik istifadə edir, giriş gücü bir neçə yüz kilovattdan bir neçə yüz kilovata qədərdir, membran materialının həcmi nə qədər kiçikdirsə, induksiya tezliyi bir o qədər yüksəkdir. İnduksiya rulonunun tezliyi adətən su ilə soyudulan mis borudan hazırlanır.
Yüksək tezlikli induksiyalı qızdırma buxarlanma metodunun dezavantajı giriş gücünü dəqiq tənzimləməyin asan olmamasıdır, aşağıdakı üstünlüklərə malikdir.
①Yüksək buxarlanma sürəti
②Buxarlanma mənbəyinin temperaturu vahid və sabitdir, buna görə də örtük damlalarının sıçraması fenomenini yaratmaq asan deyil və həmçinin çökmüş filmdə iynə dəlikləri fenomeninin qarşısını ala bilər.
③Buxarlanma mənbəyi bir dəfə yüklənir və temperatur nisbətən asan və idarə etmək asandır.
Yayımlanma vaxtı: 28 oktyabr 2022