Hutsean lurruntze-estalduraren printzipioa
1. Hutsean lurruntzeko estalduraren ekipamendua eta prozesu fisikoa
Hutsean lurruntzeko estaldura-ekipoa batez ere hutsean dagoen ganberaz eta hustuketa-sistemaz osatuta dago. Hutsean dagoen ganberaren barruan, lurruntze-iturria (hau da, lurruntze-berogailua), substratua eta substratuaren markoa, substratuaren berogailua, ihes-sistema eta abar daude.
Estaldura-materiala huts-ganberaren lurruntze-iturrian jartzen da, eta huts-baldintza altuetan, lurruntze-iturriak berotzen du lurruntzeko. Lurrun-molekulen batez besteko askatasun-eremua huts-ganberaren tamaina lineala baino handiagoa denean, film-lurrunaren atomoak eta molekulak lurruntze-iturriaren gainazaletik ihes egin ondoren, gutxitan oztopatzen dira beste molekula edo atomo batzuekin talkak, eta zuzenean iristen dira estali beharreko substratuaren gainazalera. Substratuaren tenperatura baxua dela eta, film-lurrunaren partikulak bertan kondentsatzen dira eta film bat osatzen dute.
Lurruntze molekulen eta substratuaren atxikimendua hobetzeko, substratua berotze edo ioi garbiketa egoki baten bidez aktibatu daiteke. Hutsean lurruntze bidezko estaldurak prozesu fisiko hauek igarotzen ditu, materialaren lurruntzea, garraioa eta film batean metatzea barne.
(1) Beste energia mota batzuk energia termiko bihurtzeko hainbat modu erabiliz, film-materiala berotzen da lurrundu edo sublimatu arte, energia kopuru jakin batekin (0,1 eta 0,3 eV artean).
(2) Partikula gaseosoak filmaren gainazaletik irten eta substratuaren gainazalera garraiatzen dira abiadura jakin batean, funtsean talkarik gabe, lerro zuzen batean.
(3) Substratuaren gainazalera iristen diren gas-partikulak batu eta nukleatu egiten dira, eta gero fase solidoko film bat osatzen dute.
(4) Filma osatzen duten atomoen berrantolaketa edo lotura kimikoa.
2. Lurruntze bidezko berokuntza
(1) Erresistentzia berotze lurrunketa bidez
Erresistentzia bidezko berokuntza lurruntzea berokuntza metodorik sinpleena eta erabiliena da, oro har, 1500 ℃-tik beherako urtze-puntua duten estaldura-materialei aplikatzen zaie. Alanbre edo xafla formako urtze-puntu altuko metalak (W, Mo, Ti, Ta, boro nitruroa, etab.) normalean lurruntze-iturri forma egoki batean egiten dira, lurruntze-materialekin kargatuta, korronte elektrikoaren Joule beroaren bidez estaldura-materiala urtu, lurrundu edo sublimatu dadin. Lurruntze-iturriaren formak batez ere espiral anitzekoak, U formakoak, uhin sinusoidalak, plaka meheak, itsasontziak, kono-saskikoak eta abar biltzen ditu. Aldi berean, metodoak lurruntze-iturri materialak urtze-puntu altua, saturazio-lurrun-presio baxua, propietate kimiko egonkorrak izatea eskatzen du, estaldura-materialarekin tenperatura altuan erreakzio kimikorik ez izatea, bero-erresistentzia ona izatea, potentzia-dentsitatearen aldaketa txikia izatea, etab. Korronte handia erabiltzen du lurruntze-iturriaren bidez film-materiala berotu eta lurruntzeko berotze zuzenaren bidez, edo film-materiala grafitoz eta tenperatura altuko metal-oxido erresistente batzuekin (A202, B0 bezalakoak) eta beste material batzuekin egindako gurutzean sartzen da zeharkako berokuntzarako lurruntzeko.
Erresistentzia-berogailu bidezko lurruntze-estaldurak mugak ditu: metal errefraktarioek lurrun-presio baxua dute, eta horrek zaila egiten du film mehea egitea; elementu batzuek erraz osatzen dute aleazio bat berogailu-hariarekin; ez da erraza aleazio-filmaren konposizio uniformea lortzea. Erresistentzia-berogailu bidezko lurruntze-metodoaren egitura sinplea, prezio baxua eta funtzionamendu erraza direla eta, lurruntze-metodoaren aplikazio oso ohikoa da.
(2) Elektroi-sorta bidezko berotze-lurrunketa
Elektroi-sorta bidezko lurrunketa estaldura-materiala lurruntzeko metodo bat da, energia-dentsitate handiko elektroi-sorta batekin bonbardatuz, urarekin hoztutako kobrezko gurutze batean jarriz. Lurrunketa-iturria elektroi-igorpen iturri batez, elektroi-azeleraziorako potentzia-iturri batez, gurutze batez (normalean kobrezko gurutze bat), eremu magnetikozko bobina batez eta hozteko ur-multzo batez osatuta dago, etab. Gailu honetan, berotutako materiala urarekin hoztutako gurutze batean jartzen da, eta elektroi-sortak materialaren zati oso txiki bat bakarrik bonbardatzen du, gainerako materialaren gehiena tenperatura oso baxuan geratzen den bitartean gurutze horren hozte-efektuaren pean, eta hori gurutze horren bonbardatutako zatitzat har daiteke. Horrela, lurrunketarako elektroi-sorta bidezko berokuntza-metodoak estaldura-materialaren eta lurrunketa-iturri-materialaren arteko kutsadura saihestu dezake.
Elektroi-izpien lurruntze-iturriaren egitura hiru motatan bana daiteke: pistola zuzenak (Boules pistolak), eraztun-pistola (elektrikoki desbideratuak) eta e-pistola (magnetikoki desbideratuak). Gurgola bat edo gehiago jar daitezke lurruntze-instalazio batean, eta bertan substantzia asko aldi berean edo bereizita lurrundu eta metatu daitezke.
Elektroi-sorta lurruntze-iturriek abantaila hauek dituzte.
①Elektroi-izpien bonbardaketa lurruntze-iturriaren dentsitate handiko izpiak erresistentzia-berokuntza iturriak baino energia-dentsitate askoz handiagoa lor dezake, eta horrek urtze-puntu altuko materialak lurrundu ditzake, hala nola W, Mo, Al2O3, etab.
② Estaldura-materiala urarekin hoztutako kobrezko gurutze batean jartzen da, lurruntze-iturri-materialaren lurruntzea eta haien arteko erreakzioa saihestuz.
③ Beroa zuzenean gehi daiteke estaldura-materialaren gainazalean, eta horrek eraginkortasun termikoa handitzen du eta bero-eroapenaren eta bero-erradiazioaren galera txikitzen du.
Elektroi-izpi bidezko berotze-lurruntze-metodoaren desabantaila da estaldura-materialaren gainazaleko elektroi primarioek eta bigarren mailako elektroiek lurruntzen ari diren atomoak eta hondar-gas molekulak ionizatuko dituztela, eta horrek batzuetan filmaren kalitatean eragina izango duela.
(3) Maiztasun handiko indukziozko berogailu lurrunketa
Maiztasun handiko indukzio bidezko berotze-lurrunketa estaldura-materiala duen gurutzadura maiztasun handiko espiral-bobinaren erdian jartzean datza, estaldura-materialak korronte zurrunbilotsu sendoa eta histereesi efektua sor ditzan maiztasun handiko eremu elektromagnetikoaren indukzioaren pean, eta horrek film-geruza berotzea eragiten du lurrundu eta lurrundu arte. Lurruntze-iturria, oro har, urarekin hoztutako maiztasun handiko bobina batez eta grafitozko edo zeramikazko (magnesio oxidoa, aluminio oxidoa, boro oxidoa, etab.) gurutzadura batez osatuta dago. Maiztasun handiko elikatze-iturriak hamar mila eta ehunka mila Hz arteko maiztasuna erabiltzen du, sarrera-potentzia ehunka kilowatt artekoa da, mintz-materialaren bolumena zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa da indukzio-maiztasuna. Indukzio-bobinaren maiztasuna normalean urarekin hoztutako kobrezko hodi batez egina dago.
Maiztasun handiko indukzio bidezko berokuntza lurruntze metodoaren desabantaila da sarrerako potentzia doitzea ez dela erraza, abantaila hauek ditu.
①Lurruntze-tasa handia
② Lurruntze-iturriaren tenperatura uniformea eta egonkorra da, beraz, ez da erraza estaldura-tantak zipriztintzearen fenomenoa sortzea, eta baita metatutako filmean zuloen fenomenoa ere saihestu daiteke.
③Lurruntze-iturria behin kargatzen da, eta tenperatura nahiko erraza eta sinplea da kontrolatzen.
Argitaratze data: 2022ko urriaren 28a