Prinsip lapisan penguapan vakum
1. Peralatan lan proses fisik lapisan penguapan vakum
Piranti lapisan penguapan vakum utamane kasusun saka ruang vakum lan sistem evakuasi. Ing njero ruang vakum, ana sumber penguapan (yaiku pemanas penguapan), substrat lan rangka substrat, pemanas substrat, sistem pembuangan, lan liya-liyane.
Bahan pelapis dilebokake ing sumber penguapan ruang vakum, lan ing kahanan vakum sing dhuwur, bahan kasebut dipanasake dening sumber penguapan kanggo nguap. Nalika rentang bebas rata-rata molekul uap luwih gedhe tinimbang ukuran linier ruang vakum, sawise atom lan molekul uap film metu saka permukaan sumber penguapan, arang banget dihambat dening tabrakan molekul utawa atom liyane, lan langsung tekan permukaan substrat sing bakal dilapisi. Amarga suhu substrat sing kurang, partikel uap film kasebut ngembun ing ndhuwure lan mbentuk film.
Kanggo ningkatake adhesi molekul penguapan lan substrat, substrat bisa diaktifake kanthi pemanasan utawa pembersihan ion sing tepat. Lapisan penguapan vakum ngliwati proses fisik ing ngisor iki wiwit saka penguapan bahan, transportasi nganti deposisi menyang film.
(1) Nggunakake macem-macem cara kanggo ngowahi wujud energi liyane dadi energi termal, materi film dipanasake supaya nguap utawa nyublim dadi partikel gas (atom, molekul utawa kluster atom) kanthi jumlah energi tartamtu (0,1 nganti 0,3 eV).
(2) Partikel gas ninggalake permukaan film lan diangkut menyang permukaan substrat kanthi kecepatan gerakan tartamtu, tanpa tabrakan, ing garis lurus.
(3) Partikel gas sing tekan permukaan substrat nyawiji lan nukleus, banjur tuwuh dadi film fase padat.
(4) Reorganisasi utawa ikatan kimia saka atom-atom sing mbentuk film kasebut.
2. Pemanasan penguapan
(1) Resistensi penguapan pemanasan
Penguapan kanthi pemanasan resistensi minangka metode pemanasan sing paling gampang lan paling umum digunakake, umume ditrapake kanggo bahan pelapis kanthi titik leleh ing ngisor 1500 ℃, logam titik leleh dhuwur ing bentuk kawat utawa lembaran (W, Mo, Ti, Ta, boron nitrida, lan liya-liyane) biasane digawe dadi bentuk sumber penguapan sing cocog, diisi bahan penguapan, liwat panas Joule arus listrik kanggo nglelehke, nguap utawa nyublim bahan plating, bentuk sumber penguapan utamane kalebu spiral multi-untaian, bentuk U, gelombang sinus, pelat tipis, prau, kranjang kerucut, lan liya-liyane. Ing wektu sing padha, metode kasebut mbutuhake bahan sumber penguapan duwe titik leleh sing dhuwur, tekanan uap saturasi sing endhek, sifat kimia sing stabil, ora duwe reaksi kimia karo bahan pelapis ing suhu dhuwur, tahan panas sing apik, owah-owahan kapadhetan daya sing cilik, lan liya-liyane. Iki nggunakake arus dhuwur liwat sumber penguapan kanggo nggawe bahan film dadi panas lan nguap kanthi pemanasan langsung, utawa dilebokake ing wadhah sing digawe saka grafit lan oksida logam tahan suhu dhuwur tartamtu (kayata A202, B0) lan bahan liyane supaya pemanasan ora langsung bisa nguap.
Lapisan penguapan pemanasan resistensi nduweni watesan: logam refraktori nduweni tekanan uap sing endhek, sing angel nggawe film tipis; sawetara unsur gampang mbentuk paduan karo kawat pemanas; ora gampang entuk komposisi film paduan sing seragam. Amarga struktur sing prasaja, rega murah lan operasi sing gampang saka metode penguapan pemanasan resistensi, iki minangka aplikasi metode penguapan sing umum banget.
(2) Penguapan pemanasan sinar elektron
Penguapan sinar elektron iku cara nguapké bahan pelapis kanthi cara ngebom nganggo sinar elektron kapadhetan energi dhuwur kanthi cara dilebokaké ing wadhah tembaga sing didinginkan banyu. Sumber penguapan kasusun saka sumber emisi elektron, sumber daya akselerasi elektron, wadhah (biasané wadhah tembaga), koil medan magnet, lan set banyu pendingin, lan liya-liyané. Ing piranti iki, bahan sing dipanasaké dilebokaké ing wadhah sing didinginkan banyu, lan sinar elektron mung ngebom sebagian cilik saka bahan kasebut, déné sebagian gedhé bahan sing isih ana tetep ana ing suhu sing sithik banget ing sangisoré efek pendinginan wadhah, sing bisa dianggep minangka bagean wadhah sing dibom. Dadi, cara pemanasan sinar elektron kanggo penguapan bisa nyegah kontaminasi antarane bahan pelapis lan bahan sumber penguapan.
Struktur sumber penguapan sinar elektron bisa dipérang dadi telung jinis: bedhil lurus (bedhil Boules), bedhil cincin (dibelokkan kanthi listrik) lan bedhil-e (dibelokkan kanthi magnet). Siji utawa luwih wadhah peleburan bisa diselehake ing fasilitas penguapan, sing bisa nguap lan nyimpen akeh zat sing beda-beda kanthi bebarengan utawa kanthi kapisah.
Sumber penguapan sinar elektron nduweni kaluwihan ing ngisor iki.
①Kapadhetan sinar sing dhuwur saka sumber penguapan pemboman sinar elektron bisa entuk kapadhetan energi sing luwih gedhe tinimbang sumber pemanasan resistensi, sing bisa nguap bahan titik leleh sing dhuwur, kayata W, Mo, Al2O3, lan liya-liyane.
②Bahan pelapis dilebokake ing wadhah tembaga sing didinginkan banyu, sing bisa nyegah penguapan bahan sumber penguapan, lan reaksi ing antarane.
③Panas bisa ditambahake langsung menyang permukaan bahan lapisan, sing ndadekake efisiensi termal dhuwur lan mundhut konduksi panas lan radiasi panas kurang.
Kekurangane metode penguapan pemanasan sinar elektron yaiku elektron primer saka bedhil elektron lan elektron sekunder saka permukaan bahan pelapis bakal ngionisasi atom penguapan lan molekul gas residual, sing kadhangkala bakal mengaruhi kualitas film.
(3) Penguapan pemanasan induksi frekuensi dhuwur
Penguapan pemanasan induksi frekuensi dhuwur yaiku nyelehake wadhah nganggo bahan pelapis ing tengah kumparan spiral frekuensi dhuwur, supaya bahan pelapis ngasilake arus eddy sing kuwat lan efek histeresis ing sangisore induksi medan elektromagnetik frekuensi dhuwur, sing nyebabake lapisan film dadi panas nganti nguap lan nguap. Sumber penguapan umume kasusun saka kumparan frekuensi dhuwur sing didinginkan banyu lan wadhah grafit utawa keramik (magnesium oksida, aluminium oksida, boron oksida, lan liya-liyane). Catu daya frekuensi dhuwur nggunakake frekuensi sepuluh ewu nganti atusan ewu Hz, daya input sawetara nganti atusan kilowatt, luwih cilik volume bahan membran, luwih dhuwur frekuensi induksi. Frekuensi kumparan induksi biasane digawe saka tabung tembaga sing didinginkan banyu.
Kekurangane metode penguapan pemanasan induksi frekuensi dhuwur yaiku ora gampang nyetel daya input kanthi apik, lan nduweni kaluwihan ing ngisor iki.
①Tingkat penguapan sing dhuwur
②Suhu sumber penguapan seragam lan stabil, mula ora gampang ngasilake fenomena cipratan tetesan lapisan, lan uga bisa nyegah fenomena bolongan cilik ing film sing diendapkan.
③Sumber penguapan diisi sapisan, lan suhune relatif gampang lan gampang dikontrol.
Wektu kiriman: 28 Okt-2022