Прынцып нанясення пакрыццяў вакуумным выпарваннем
1、Абсталяванне і фізічны працэс нанясення пакрыццяў вакуумным выпарваннем
Вакуумнае абсталяванне для нанясення пакрыццяў у асноўным складаецца з вакуумнай камеры і сістэмы эвакуацыі.Унутры вакуумнай камеры ёсць крыніца выпарэння (г.зн. выпарны награвальнік), падкладка і каркас падкладкі, награвальнік падкладкі, выхлапная сістэма і г.д.
Матэрыял пакрыцця змяшчаецца ў крыніцу выпарэння вакуумнай камеры, і ва ўмовах высокага вакууму ён награваецца крыніцай выпарэння для выпарэння.Калі сярэдні свабодны дыяпазон малекул пары большы за лінейны памер вакуумнай камеры, пасля выхаду атамаў і малекул пары з плёнкі з паверхні крыніцы выпарэння рэдка перашкаджае сутыкненне іншых малекул або атамаў, і непасрэдна дасягаюць паверхні падкладкі для пакрыцця.З-за нізкай тэмпературы падкладкі часціцы пары плёнкі кандэнсуюцца на ёй і ўтвараюць плёнку.
Каб палепшыць адгезію малекул выпарэння і падкладкі, падкладку можна актываваць належным награваннем або іённай ачысткай.Вакуумнае напыленне пакрыцця праходзіць праз наступныя фізічныя працэсы ад выпарэння матэрыялу, транспарціроўкі да нанясення ў плёнку.
(1) Выкарыстоўваючы розныя спосабы пераўтварэння іншых форм энергіі ў цеплавую, матэрыял плёнкі награваецца для выпарэння або сублімацыі ў газападобныя часціцы (атамы, малекулы або атамныя кластары) з пэўнай колькасцю энергіі (ад 0,1 да 0,3 эВ).
(2) Газападобныя часціцы пакідаюць паверхню плёнкі і пераносяцца на паверхню падкладкі з пэўнай хуткасцю руху, па сутнасці без сутыкнення, па прамой лініі.
(3) Газападобныя часціцы, якія дасягаюць паверхні падкладкі, зліваюцца і ўтвараюць зародкі, а затым ператвараюцца ў цвёрдафазную плёнку.
(4) Рэарганізацыя або хімічнае злучэнне атамаў, якія складаюць плёнку.
2、Ацяпленне выпарваннем
(1) Супраціў нагрэву выпарэння
Рэзістыўнае награванне выпарэннем з'яўляецца самым простым і найбольш часта выкарыстоўваным метадам нагрэву, які звычайна прымяняецца да пакрыццяў з тэмпературай плаўлення ніжэй за 1500 ℃, металы з высокай тэмпературай плаўлення ў форме дроту або ліста (W, Mo, Ti, Ta, нітрыд бору і г.д.) крыніца выпарэння звычайна вырабляецца ў прыдатную форму, загружаная матэрыяламі для выпарэння, праз джоўлева цяпло электрычнага току для плаўлення, выпарэння або сублімацыі матэрыялу пакрыцця, форма крыніцы выпарэння ў асноўным уключае ў сябе шматжыльную спіраль, U-вобразную форму, сінусоідную хвалю , тонкая пласціна, лодка, конусная кошык і г.д. У той жа час метад патрабуе, каб зыходны матэрыял выпарвання меў высокую тэмпературу плаўлення, нізкі ціск насычанай пары, стабільныя хімічныя ўласцівасці, не ўступаў у хімічную рэакцыю з матэрыялам пакрыцця пры высокай тэмпературы, добрая тэрмаўстойлівасць, невялікая змена шчыльнасці магутнасці і г. д. Ён прымае вялікі ток праз крыніцу выпарэння, каб нагрэць і выпарыць матэрыял плёнкі шляхам прамога нагрэву, або пакласці матэрыял плёнкі ў тыгель, зроблены з графіту і ўстойлівы да высокай тэмпературы аксіды металаў (напрыклад, A202, B0) і іншыя матэрыялы для непрамога нагрэву для выпарэння.
Супраціў нагрэву выпарэння пакрыцця мае абмежаванні: тугаплаўкія металы маюць нізкі ціск пара, які цяжка зрабіць тонкую плёнку;некаторыя элементы лёгка сплавить з награвальнай дротам;няпроста атрымаць аднастайны склад плёнкі сплаву.З-за простай канструкцыі, нізкай цаны і прастаты выкарыстання метаду выпарвання з супраціўляльным нагрэвам гэта вельмі распаўсюджанае прымяненне метаду выпарвання.
(2) Электронна-прамянёвы нагрэў выпарэння
Электронна-прамянёвае выпарэнне - гэта метад выпарэння матэрыялу пакрыцця шляхам бамбардзіроўкі яго пучком электронаў высокай шчыльнасці энергіі, які змяшчаецца ў астуджаны вадой медны тыгель.Крыніца выпарэння складаецца з крыніцы выпраменьвання электронаў, крыніцы паскарэння электронаў, тыгля (звычайна меднага тыгля), шпулькі магнітнага поля, астуджальнай вады і г. д. У гэтай прыладзе нагрэты матэрыял змяшчаецца ў ваду -астуджаным тыглям, і электронны прамень бамбардзіруе толькі вельмі невялікую частку матэрыялу, у той час як большая частка астатняга матэрыялу застаецца пры вельмі нізкай тэмпературы пад дзеяннем астуджэння тыгля, што можна разглядаць як бамбардаваную частку тыгля.Такім чынам, метад электронна-прамянёвага нагрэву для выпарэння можа пазбегнуць забруджвання паміж матэрыялам пакрыцця і матэрыялам крыніцы выпарэння.
Структуру крыніцы выпарэння электроннага прамяня можна падзяліць на тры тыпу: прамыя гарматы (гарматы Буля), колцавыя гарматы (з электрычным адхіленнем) і электронныя гарматы (з магнітным адхіленнем).Адзін або некалькі тыгляў можна змясціць у выпарную ўстаноўку, якая можа выпарацца і адкладаць шмат розных рэчываў адначасова або паасобку.
Электронна-прамянёвыя выпарныя крыніцы маюць наступныя перавагі.
①Высокая шчыльнасць пучка крыніцы выпарэння пры электронна-прамянёвай бамбардзіроўцы можа атрымаць значна большую шчыльнасць энергіі, чым крыніца супраціўляльнага нагрэву, якая можа выпараць матэрыялы з высокай тэмпературай плаўлення, такія як W, Mo, Al2O3 і інш.
②Матэрыял пакрыцця змяшчаецца ў астуджаны вадой медны тыгель, які можа пазбегнуць выпарэння зыходнага матэрыялу выпарэння і рэакцыі паміж імі.
③Цяпло можна дадаваць непасрэдна да паверхні матэрыялу пакрыцця, што робіць цеплавую эфектыўнасць высокай і страты цеплаправоднасці і цеплавога выпраменьвання нізкімі.
Недахопам метаду выпарвання з нагрэвам электронным прамянём з'яўляецца тое, што першасныя электроны з электроннай гарматы і другасныя электроны з паверхні матэрыялу пакрыцця будуць іянізаваць атамы, якія выпараюцца, і малекулы рэшткавага газу, што часам уплывае на якасць плёнкі.
(3) Высокачашчынны індукцыйны нагрэў выпарэння
Высокачашчынны індукцыйны нагрэў выпарэння заключаецца ў размяшчэнні тыгля з матэрыялам пакрыцця ў цэнтры высокачашчыннай спіральнай шпулькі, так што матэрыял пакрыцця стварае моцны віхравы ток і эфект гістарэзісу пад індукцыяй высокачашчыннага электрамагнітнага поля, якое выклікае пласт плёнкі награваць, пакуль яна не выпарыцца і не выпарыцца.Крыніца выпарэння звычайна складаецца з высокачашчыннай шпулькі з вадзяным астуджэннем і графітавага або керамічнага (аксід магнію, аксід алюмінію, аксід бору і г.д.) тыгля.Высокачашчынны крыніца харчавання выкарыстоўвае частату ад дзесяці тысяч да некалькіх сотняў тысяч Гц, уваходная магутнасць складае ад некалькіх да некалькіх сотняў кілават, чым меншы аб'ём матэрыялу мембраны, тым вышэй частата індукцыі.Індукцыйная шпулька частоты звычайна вырабляецца з меднай трубкі з вадзяным астуджэннем.
Недахопам высокачашчыннага метаду індукцыйнага нагрэву з выпарваннем з'яўляецца тое, што нялёгка дакладна наладзіць уваходную магутнасць, ён мае наступныя перавагі.
①Высокая хуткасць выпарэння
②Тэмпература крыніцы выпарэння з'яўляецца аднастайнай і стабільнай, таму няпроста стварыць з'яву распылення кропель пакрыцця, а таксама можна пазбегнуць з'явы дзіркі на нанесенай плёнцы.
③Крыніца выпарэння загружаецца адзін раз, і тэмпературу адносна лёгка і проста кантраляваць.
Час публікацыі: 28 кастрычніка 2022 г