고진공 환경에서 고체 물질을 가열하여 승화 또는 증발시킨 후 특정 기판 위에 증착하여 박막을 얻는 공정을 진공 증착 코팅(증발 코팅이라고도 함)이라고 합니다.
진공 증착 공정을 이용한 박막 제조의 역사는 1850년대로 거슬러 올라갑니다. 1857년, M. Farrar는 질소 분위기에서 금속선을 증착시켜 박막을 형성하는 진공 코팅을 시도했습니다. 당시 진공 기술의 발달이 미흡했기 때문에 이러한 방식으로 박막을 제조하는 것은 매우 시간이 많이 걸리고 실용적이지 못했습니다. 1930년대에 이르러 오일 확산 펌프와 기계식 펌프를 결합한 펌핑 시스템이 개발되면서 진공 기술이 급속도로 발전했고, 비로소 증착 및 스퍼터링 코팅이 실용 기술로 자리 잡게 되었습니다.
진공 증착은 오래된 박막 증착 기술이지만, 실험실 및 산업 분야에서 가장 흔하게 사용되는 방법입니다. 주요 장점은 조작이 간단하고 증착 매개변수를 쉽게 제어할 수 있으며, 결과적으로 생성되는 박막의 순도가 높다는 것입니다. 진공 코팅 공정은 다음과 같은 세 단계로 나눌 수 있습니다.
1) 원료 물질을 가열하여 녹인 후 증발시키거나 승화시킨다. 2) 생성된 증기를 원료 물질에서 제거하여 증발시키거나 승화시킨다.
2) 증기가 원료 물질에서 기판으로 전달됩니다.
3) 증기가 기판 표면에 응축되어 고체 막을 형성합니다.
진공 증착법으로 박막을 성장시키면 일반적으로 다결정 박막이나 비정질 박막이 형성되며, 핵 생성과 박막 형성의 두 가지 과정을 통해 박막이 섬 형태로 성장하는 것이 주된 양상을 보입니다. 증착된 원자(또는 분자)는 기판과 충돌하면서 일부는 기판에 영구적으로 부착되고, 일부는 흡착된 후 기판에서 증발하며, 또 일부는 기판 표면에서 직접 반사됩니다. 열 운동으로 인해 원자(또는 분자)는 기판 표면에 부착된 후 표면을 따라 이동하며, 다른 원자와 접촉하면서 클러스터를 형성합니다. 클러스터는 기판 표면의 응력이 높은 곳이나 결정 기판의 용매화 영역에서 가장 잘 형성되는데, 이는 흡착된 원자의 자유 에너지를 최소화하기 때문입니다. 이것이 바로 핵 생성 과정입니다. 원자(또는 분자)가 계속 증착되면 앞서 언급한 섬 형태의 클러스터(핵)가 팽창하여 연속적인 박막을 형성하게 됩니다. 따라서 진공 증착법으로 형성된 다결정 박막의 구조와 물성은 증착 속도와 기판 온도에 매우 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 기판 온도가 낮을수록 증발 속도가 빨라지고, 박막의 결정립이 더 미세하고 조밀해집니다.
이 기사는 다음에서 발표했습니다.진공 코팅기 제조업체광둥진화
게시 시간: 2024년 3월 23일