Kiinteiden materiaalien kuumentamista korkeassa tyhjiössä niiden sublimoimiseksi tai haihduttamiseksi ja kerrostamiseksi tietylle alustalle ohuen kalvon saamiseksi kutsutaan tyhjiöhaihdutuspinnoitteeksi.
Ohutkalvojen valmistuksen historia tyhjiöhaihdutusmenetelmällä juontaa juurensa 1850-luvulle. Vuonna 1857 M. Farrar aloitti tyhjiöpinnoituksen haihduttamalla metallilankoja typessä ohuiden kalvojen muodostamiseksi. Tuolloin käytössä olleen alhaisen tyhjiötekniikan vuoksi ohutkalvojen valmistus tällä tavalla oli erittäin aikaa vievää eikä käytännöllistä. Vuoteen 1930 asti öljydiffuusiopumppujen ja mekaanisten pumppujen yhteiskäyttöjärjestelmät olivat käytössä. Tyhjiötekniikka kehittyi nopeasti, kunnes haihdutus- ja sputterointipinnoituksesta tuli käytännöllinen tekniikka.
Vaikka tyhjiöhaihdutus on ikivanha ohutkalvopinnoitustekniikka, se on laboratorioissa ja teollisuudessa yleisin menetelmä. Sen tärkeimmät edut ovat yksinkertainen käyttö, pinnoitusparametrien helppo hallinta ja tuloksena olevien kalvojen korkea puhtaus. Tyhjiöpinnoitusprosessi voidaan jakaa seuraaviin kolmeen vaiheeseen.
1) lähdemateriaali kuumennetaan ja sulatetaan haihduttamiseksi tai sublimaatioksi; 2) höyry poistetaan lähdemateriaalista haihduttamista tai sublimaatiota varten.
2) Höyry siirtyy lähdemateriaalista alustaan.
3) Höyry tiivistyy alustan pinnalle muodostaen kiinteän kalvon.
Ohuiden kalvojen, yleensä polykiteisten tai amorfisten kalvojen, tyhjöhaihduttaminen saarekkeeksi on hallitsevaa kahden prosessin kautta: ydintymisen ja kalvon muodostumisen. Haihtuneet atomit (tai molekyylit) törmäävät substraattiin, osa niistä kiinnittyy pysyvästi substraattiin, osa adsorboituu ja haihtuu pois substraatista, ja osa heijastuu suoraan takaisin substraatin pinnalta. Atomien (tai molekyylien) tarttuminen substraatin pintaan lämpöliikkeen vuoksi voi liikkua pintaa pitkin, esimerkiksi koskettamalla muita atomeja, jolloin ne muodostavat klustereita. Klustereita esiintyy todennäköisimmin paikoissa, joissa substraatin pintaan kohdistuva rasitus on suuri, tai kidealustan solvataatiovaiheissa, koska tämä minimoi adsorboituneiden atomien vapaan energian. Tätä kutsutaan ydintymisprosessiksi. Atomien (molekyylien) lisäkerrostuminen johtaa edellä mainittujen saarekkeen muotoisten klustereiden (ytimien) laajenemiseen, kunnes ne ulottuvat jatkuvaksi kalvoksi. Siksi tyhjöhaihdutettujen polykiteisten kalvojen rakenne ja ominaisuudet liittyvät läheisesti haihtumisnopeuteen ja substraatin lämpötilaan. Yleisesti ottaen mitä alhaisempi substraatin lämpötila on, sitä suurempi on haihtumisnopeus ja sitä hienompi ja tiheämpi on kalvon rakeisuus.
–Tämä artikkeli on julkaistutyhjiöpinnoituskoneiden valmistajaGuangdong Zhenhua
Julkaisun aika: 23.3.2024