Vaakumaurustuskatte põhimõte
1 、 Vaakum-aurustamise katte seadmed ja füüsiline protsess
Vaakumaurustuskatte seadmed koosnevad peamiselt vaakumkambrist ja evakuatsioonisüsteemist.Vaakumkambri sees on aurustusallikas (st aurustussoojendi), põhimik ja substraadiraam, substraadi soojendaja, väljalaskesüsteem jne.
Kattematerjal asetatakse vaakumkambri aurustusallikasse ja kõrgvaakumi tingimustes kuumutatakse seda aurustumisallika poolt aurustumiseks.Kui aurumolekulide keskmine vaba ulatus on suurem kui vaakumkambri lineaarne suurus, siis pärast seda, kui kileauru aatomid ja molekulid on aurustusallika pinnalt välja pääsenud, on harva takistatud teiste molekulide või aatomite kokkupõrkega, ja jõuavad otse kaetava substraadi pinnale.Aluspinna madala temperatuuri tõttu kondenseeruvad kileauru osakesed sellele ja moodustavad kile.
Aurustumismolekulide ja substraadi nakkuvuse parandamiseks saab substraadi aktiveerida korraliku kuumutamise või ioonpuhastusega.Vaakumaurustuskate läbib järgmised füüsikalised protsessid alates materjali aurustamisest, transportimisest kuni kileks sadestamiseni.
(1) Kasutades erinevaid viise muude energiavormide muundamiseks soojusenergiaks, kuumutatakse kilematerjali, et see aurustuks või sublimeerub teatud energiahulgaga (0,1–0,3 eV) gaasilisteks osakesteks (aatomiteks, molekulideks või aatomiklastriteks).
(2) Gaasilised osakesed lahkuvad kile pinnalt ja transporditakse põhimiku pinnale kindla liikumiskiirusega, praktiliselt ilma kokkupõrketa, sirgjooneliselt.
(3) Substraadi pinnale jõudvad gaasilised osakesed ühinevad ja tuumastuvad ning kasvavad seejärel tahkefaasiliseks kileks.
(4) Kile moodustavate aatomite ümberkorraldamine või keemiline sidumine.
2, aurustusküte
(1) Kütteaurustumise takistus
Vastupidavuskuumutusaurustamine on lihtsaim ja kõige sagedamini kasutatav kuumutusmeetod, mida üldiselt kasutatakse kattematerjalide puhul, mille sulamistemperatuur on alla 1500 ℃, kõrge sulamistemperatuuriga metallid traadi või lehe kujul (W, Mo, Ti, Ta, boornitriid jne) tavaliselt tehakse sobiva kujuga aurustusallikas, mis on koormatud aurustusmaterjalidega, läbi elektrivoolu džauli soojuse, et sulatada, aurustada või sublimeerida kattematerjali, aurustusallika kuju hõlmab peamiselt mitmeahelalist spiraali, U-kujulist siinuslainet , õhuke plaat, paat, koonuskorv jne. Samal ajal nõuab meetod, et aurustumise lähtematerjalil oleks kõrge sulamistemperatuur, madal küllastusaururõhk, stabiilsed keemilised omadused, ei tohi kattematerjaliga keemilist reaktsiooni kõrgel temperatuuril, hea kuumakindlus, väike muutus võimsustiheduses jne. See võtab aurustusallika kaudu suure voolu, et see kuumeneks ja aurustaks kilematerjali otsese kuumutamise teel või asetab kilematerjali grafiidist ja teatud kõrge temperatuurikindlasse tiiglisse. metallioksiidid (nagu A202, B0) ja muud materjalid kaudseks kuumutamiseks aurustumiseks.
Vastupidavusküttega aurustuskattel on piirangud: tulekindlatel metallidel on madal aururõhk, mida on raske õhukest kilet teha;mõnda elementi on küttetraadiga lihtne sulamit moodustada;sulamist kile ühtlast koostist pole lihtne saada.Tänu takistuskütte aurustusmeetodi lihtsale struktuurile, madalale hinnale ja hõlpsale kasutamisele on see aurustusmeetodi väga levinud rakendus.
(2) Elektronkiirte kuumutamisel aurustamine
Elektronkiirega aurustamine on meetod kattematerjali aurustamiseks, pommitades seda suure energiatihedusega elektronkiirega, asetades selle vesijahutusega vasktiiglisse.Aurustusallikas koosneb elektronide emissiooniallikast, elektronide kiirenduse jõuallikast, tiiglist (tavaliselt vasktiigel), magnetvälja mähisest ja jahutusveekomplektist jne. Selles seadmes asetatakse kuumutatud materjal vette. -jahutatud tiigel ja elektronkiir pommitab ainult väga väikese osa materjalist, samas kui suurem osa ülejäänud materjalist jääb tiigli jahutava mõju all väga madalale temperatuurile, mida võib pidada tiigli pommitatud osaks.Seega võib aurustamiseks mõeldud elektronkiirega kuumutamise meetod vältida kattematerjali ja aurustamise lähtematerjali vahelist saastumist.
Elektronkiire aurustusallika struktuuri saab jagada kolme tüüpi: sirged püssid (Boules guns), rõngasrelvad (elektriliselt kõrvalekalduvad) ja e-relvad (magnetiliselt kõrvalekalduvad).Aurustusseadmesse saab paigutada ühe või mitu tiiglit, mis võib korraga või eraldi aurustada ja ladestada paljusid erinevaid aineid.
Elektronkiire aurustusallikatel on järgmised eelised.
①Elektronkiirega pommitava aurustusallika kiirtihedus võib saada palju suurema energiatiheduse kui takistuskütteallikas, mis võib aurustada kõrge sulamistemperatuuriga materjale, nagu W, Mo, Al2O3 jne.
② Kattematerjal asetatakse vesijahutusega vasktiiglisse, mis võib vältida aurustumise lähtematerjali aurustumist ja nende vahelist reaktsiooni.
③ Soojust saab lisada otse kattematerjali pinnale, mis muudab soojusefektiivsuse kõrgeks ning soojusjuhtivuse ja soojuskiirguse kadu madalaks.
Elektronkiirega kuumutatava aurustusmeetodi puuduseks on see, et primaarsed elektronid elektronpüstolist ja sekundaarsed elektronid kattematerjali pinnalt ioniseerivad aurustuvad aatomid ja jääkgaasimolekulid, mis mõnikord mõjutab kile kvaliteeti.
(3) Kõrgsageduslik induktsioonkuumutus aurustamine
Kõrgsagedusliku induktsioonkuumutusega aurustamise eesmärk on asetada tiigel koos kattematerjaliga kõrgsagedusliku spiraalmähise keskele, nii et kattematerjal tekitab kõrgsagedusliku elektromagnetvälja induktsiooni all tugeva pöörisvoolu ja hüstereesiefekti, mis põhjustab kilekiht soojendada, kuni see aurustub ja aurustub.Aurustumisallikas koosneb üldjuhul vesijahutusega kõrgsagedusspiraalist ja grafiit- või keraamilisest (magneesiumoksiid, alumiiniumoksiid, booroksiid jne) tiiglist.Kõrgsageduslik toiteallikas kasutab sagedust kümme tuhat kuni mitusada tuhat Hz, sisendvõimsus on mitu kuni mitusada kilovatti, mida väiksem on membraanimaterjali maht, seda suurem on induktsioonisagedus.Induktsioonpooli sagedus on tavaliselt valmistatud vesijahutusega vasktorust.
Kõrgsagedusliku induktsioonkuumutusega aurustusmeetodi puuduseks on see, et sisendvõimsust pole lihtne peenreguleerida, sellel on järgmised eelised.
①Kõrge aurustumiskiirus
②Aurustumisallika temperatuur on ühtlane ja stabiilne, mistõttu ei ole kerge tekitada kattepiiskade pritsmeid ning see võib vältida ka sadestunud kilele tekkivate aukude nähtust.
③ Aurustusallikas laaditakse üks kord ning temperatuuri on suhteliselt lihtne ja lihtne kontrollida.
Postitusaeg: 28.10.2022