Principiu di u rivestimentu per evaporazione à vuoto
1 、 Attrezzatura è prucessu fisicu di rivestimentu per evaporazione à vuoto
L'equipaggiu di rivestimentu per evaporazione à vuoto hè cumpostu principalmente da una camera à vuoto è un sistema di evacuazione. Dentru à a camera à vuoto, ci sò una fonte di evaporazione (vale à dì u riscaldatore di evaporazione), u substratu è u quadru di u substratu, u riscaldatore di u substratu, u sistema di scaricu, ecc.
U materiale di rivestimentu hè piazzatu in a fonte d'evaporazione di a camera à vuoto, è in cundizioni di altu vuoto, hè riscaldatu da a fonte d'evaporazione per evaporà. Quandu a gamma libera media di e molecule di vapore hè più grande di a dimensione lineare di a camera à vuoto, dopu chì l'atomi è e molecule di u vapore di u film sò scappati da a superficia di a fonte d'evaporazione, sò raramente impediti da a collisione di altre molecule o atomi, è ghjunghjenu direttamente à a superficia di u sustratu da rivestisce. A causa di a bassa temperatura di u sustratu, e particelle di vapore di u film si condensanu nantu à ellu è formanu un film.
Per migliurà l'adesione di e molecule d'evaporazione è di u sustratu, u sustratu pò esse attivatu da un riscaldamentu adattatu o da una pulizia ionica. U rivestimentu per evaporazione à vuoto passa per i seguenti prucessi fisichi da l'evaporazione di u materiale, u trasportu à a deposizione in un film.
(1) Utilizendu diversi modi per cunvertisce altre forme d'energia in energia termica, u materiale di a pellicola hè riscaldatu per evaporà o sublimà in particelle gassose (atomi, molecule o gruppi atomichi) cù una certa quantità d'energia (da 0,1 à 0,3 eV).
(2) E particelle gassose lascianu a superficia di u filmu è sò trasportate à a superficia di u sustratu à una certa velocità di muvimentu, essenzialmente senza collisione, in linea retta.
(3) E particelle gassose chì ghjunghjenu à a superficia di u sustratu si coalescenu è si nucleanu, è dopu crescenu in un filmu in fase solida.
(4) Riurganizazione o ligame chimicu di l'atomi chì custituiscenu u filmu.
2, Riscaldamentu per evaporazione
(1) Evaporazione per riscaldamentu à resistenza
L'evaporazione per riscaldamentu à resistenza hè u metudu di riscaldamentu u più simplice è u più cumunimenti utilizatu, generalmente applicabile à i materiali di rivestimentu cù un puntu di fusione inferiore à 1500 ℃, i metalli à puntu di fusione altu in forma di filu o foglia (W, Mo, Ti, Ta, nitruru di boru, ecc.) sò generalmente fatti in una forma adatta di fonte d'evaporazione, caricata cù materiali d'evaporazione, attraversu u calore Joule di a corrente elettrica per scioglie, evaporà o sublimà u materiale di placcatura, a forma di a fonte d'evaporazione include principalmente spirale multi-filamentu, in forma di U, onda sinusoidale, piastra sottile, barca, cestinu conicu, ecc. À u listessu tempu, u metudu richiede chì u materiale fonte d'evaporazione abbia un puntu di fusione altu, una bassa pressione di vapore di saturazione, proprietà chimiche stabili, ùn abbia micca reazione chimica cù u materiale di rivestimentu à alta temperatura, bona resistenza à u calore, picculi cambiamenti in a densità di putenza, ecc. Adotta una corrente alta attraversu a fonte d'evaporazione per fà riscaldà è evaporà u materiale di u film per riscaldamentu direttu, o mette u materiale di u film in u crogiolu fattu di grafite è certi ossidi metallichi resistenti à alta temperatura (cum'è A202, B0) è altri materiali per u riscaldamentu indirettu per evaporà.
U rivestimentu di evaporazione per riscaldamentu à resistenza hà limitazioni: i metalli refrattari anu una bassa pressione di vapore, chì hè difficiule da fà una pellicola sottile; certi elementi sò faciuli da furmà una lega cù u filu di riscaldamentu; ùn hè micca faciule ottene una cumpusizione uniforme di a pellicola di lega. A causa di a struttura simplice, u prezzu bassu è a facilità di funziunamentu di u metudu di evaporazione per riscaldamentu à resistenza, hè un'applicazione assai cumuna di u metudu di evaporazione.
(2) Evaporazione di riscaldamentu à fasciu elettronicu
L'evaporazione à fasciu d'elettroni hè un metudu di evaporazione di u materiale di rivestimentu bombardendulu cù un fasciu d'elettroni à alta densità d'energia piazzendulu in un crogiolu di rame raffreddato à acqua. A fonte d'evaporazione hè custituita da una fonte d'emissione d'elettroni, una fonte d'energia d'accelerazione d'elettroni, un crogiolu (di solitu un crogiolu di rame), una bobina di campu magneticu è un set d'acqua di raffreddamentu, ecc. In questu dispositivu, u materiale riscaldatu hè piazzatu in un crogiolu raffreddato à acqua, è u fasciu d'elettroni bombarda solu una piccula parte di u materiale, mentre chì a maiò parte di u materiale restante ferma à una temperatura assai bassa sottu l'effettu di raffreddamentu di u crogiolu, chì pò esse cunsiderata cum'è a parte bombardata di u crogiolu. Cusì, u metudu di riscaldamentu à fasciu d'elettroni per l'evaporazione puderia evità a contaminazione trà u materiale di rivestimentu è u materiale fonte d'evaporazione.
A struttura di a fonte d'evaporazione di u fasciu d'elettroni pò esse divisa in trè tippi: pistole dritte (pistole Boules), pistole ad anellu (deviate elettricamente) è pistole elettroniche (deviate magneticamente). Unu o più crogioli ponu esse piazzati in un impianto d'evaporazione, chì pò evaporà è deposità parechje sustanze diverse simultaneamente o separatamente.
E fonti d'evaporazione di u fasciu d'elettroni anu i seguenti vantaghji.
①L'alta densità di u fasciu di a fonte d'evaporazione di u bombardamentu di u fasciu di elettroni pò ottene una densità d'energia assai più grande chè a fonte di riscaldamentu à resistenza, chì pò evaporà materiali à altu puntu di fusione, cum'è W, Mo, Al2O3, ecc.
② U materiale di rivestimentu hè piazzatu in un crogiolu di rame raffreddato à acqua, chì pò evità l'evaporazione di u materiale fonte di evaporazione, è a reazione trà di elli.
③ U calore pò esse aghjuntu direttamente à a superficia di u materiale di rivestimentu, ciò chì rende l'efficienza termica alta è a perdita di conduzione di calore è di radiazione di calore bassa.
U svantaghju di u metudu d'evaporazione di riscaldamentu à fasciu d'elettroni hè chì l'elettroni primari da u cannone elettronicu è l'elettroni secundarii da a superficia di u materiale di rivestimentu ionizeranu l'atomi evaporanti è e molecule di gas residuale, ciò chì qualchì volta affetta a qualità di u film.
(3) Evaporazione per riscaldamentu per induzione à alta frequenza
L'evaporazione per riscaldamentu per induzione d'alta frequenza consiste in piazzà u crogiolu cù u materiale di rivestimentu in u centru di a bobina a spirale d'alta frequenza, in modu chì u materiale di rivestimentu generi una forte corrente parassita è un effettu d'isteresi sottu à l'induzione di u campu elettromagneticu d'alta frequenza, chì face chì u stratu di film si riscaldi finu à chì si vaporizza è evapora. A fonte d'evaporazione hè generalmente custituita da una bobina d'alta frequenza raffreddata à acqua è un crogiolu di grafite o ceramica (ossidu di magnesiu, ossidu d'aluminiu, ossidu di boru, ecc.). L'alimentazione d'alta frequenza utilizza una frequenza da dece mila à parechje centinaia di migliaia di Hz, a putenza d'ingressu hè da parechji à parechje centinaia di kilowatt, più chjucu hè u vulume di u materiale di a membrana, più alta hè a frequenza d'induzione. A frequenza di a bobina d'induzione hè generalmente fatta di tubu di rame raffreddato à acqua.
U svantaghju di u metudu di evaporazione per riscaldamentu per induzione d'alta frequenza hè chì ùn hè micca faciule d'aghjustà finemente a putenza d'ingressu, hà i seguenti vantaghji.
①Alta velocità di evaporazione
② A temperatura di a fonte d'evaporazione hè uniforme è stabile, dunque ùn hè micca faciule di pruduce u fenomenu di spruzzi di gocce di rivestimentu, è pò ancu evità u fenomenu di fori di spillo nantu à u film depositatu.
③ A fonte d'evaporazione hè caricata una volta, è a temperatura hè relativamente faciule è simplice da cuntrullà.
Data di publicazione: 28 d'ottobre di u 2022