Вакуумдук буулантуу каптоо принциби
1, вакуумдук буулануу менен каптоонун жабдуулары жана физикалык процесси
Вакуумдук буулантуу каптоочу жабдуулар негизинен вакуумдук камерадан жана эвакуация системасынан турат. Вакуумдук камеранын ичинде буулануу булагы (б.а. буулантуу жылыткычы), субстрат жана субстраттын рамасы, субстрат жылыткычы, чыгаруу системасы ж.б. бар.
Каптоочу материал вакуум камерасынын буулануу булагына салынат жана жогорку вакуум шарттарында буулануу булагы менен ысытылып, бууланат. Буу молекулаларынын орточо эркин диапазону вакуум камерасынын сызыктуу өлчөмүнөн чоң болгондо, буулануу булагынын бетинен чыккан пленка буусунун атомдору жана молекулалары башка молекулалардын же атомдордун кагылышуусуна сейрек кездешет жана капталуучу субстраттын бетине түз жетет. Субстраттын температурасы төмөн болгондуктан, пленка буусунун бөлүкчөлөрү анын үстүндө конденсацияланып, пленка пайда кылат.
Буулануу молекулаларынын жана субстраттын адгезиясын жакшыртуу үчүн, субстратты тийиштүү түрдө ысытуу же иондук тазалоо аркылуу активдештирүүгө болот. Вакуумдук буулануу менен каптоо материалды буулантуудан, ташуудан тартып пленкага чөктүрүүгө чейин төмөнкү физикалык процесстерден өтөт.
(1) Энергиянын башка түрлөрүн жылуулук энергиясына айландыруунун ар кандай жолдорун колдонуу менен, пленка материалы белгилүү бир өлчөмдөгү энергия (0,1ден 0,3 эВге чейин) менен буулануу же газ түрүндөгү бөлүкчөлөргө (атомдорго, молекулаларга же атомдук кластерлерге) сублимациялануу үчүн ысытылат.
(2) Газ түрүндөгү бөлүкчөлөр пленканын бетинен чыгып, субстраттын бетине белгилүү бир кыймыл ылдамдыгы менен, негизинен кагылышуусуз, түз сызык боюнча ташылат.
(3) Субстраттын бетине жеткен газ түрүндөгү бөлүкчөлөр биригип, ядролошуп, андан кийин катуу фазалуу пленкага айланат.
(4) Пленканы түзгөн атомдордун кайра түзүлүшү же химиялык байланышы.
2, буулануу менен жылытуу
(1) Каршылык көрсөтүү менен жылытуунун буулануусу
Каршылык көрсөтүү менен ысытуу буулануу эң жөнөкөй жана эң көп колдонулган ысытуу ыкмасы болуп саналат, ал көбүнчө эрүү температурасы 1500℃ төмөн каптоочу материалдарга, зым же барак формасындагы жогорку эрүү температурасы бар металлдарга (W, Mo, Ti, Ta, бор нитриди ж.б.) колдонулат, адатта, буулануу булагынын ылайыктуу формасына жасалат, буулануу материалдары менен толтурулат, электр тогунун Джоуль ысыгы аркылуу каптоочу материалды эритүү, бууландыруу же сублимациялоо үчүн колдонулат, буулануу булагынын формасы негизинен көп жиптүү спираль, U формасындагы, синус толкуну, жука пластина, кайык, конус себет ж.б. камтыйт. Ошол эле учурда, ыкма буулануу булагынын материалынын жогорку эрүү температурасына, төмөнкү каныккан буу басымына, туруктуу химиялык касиеттерге ээ болушун, жогорку температурада каптоочу материал менен химиялык реакцияга кирбешин, жакшы ысыкка туруктуулугун, кубаттуулуктун тыгыздыгынын кичине өзгөрүшүн ж.б. талап кылат. Ал буулануу булагынан жогорку токту кабыл алып, пленка материалын түз ысытуу аркылуу ысытат жана буулантат же пленка материалын графиттен жана кээ бир жогорку температурага туруктуу металл оксиддеринен (мисалы, A202, B0) жана башка материалдардан жасалган тигельге салып, кыйыр түрдө буулантат.
Каршылык көрсөтүү менен жылытуучу буулануу каптоосунун кемчиликтери бар: отко чыдамдуу металлдардын буу басымы төмөн, аны жука пленка жасоо кыйын; кээ бир элементтер жылытуучу зым менен эритме түзүү оңой; эритме пленкасынын бирдей курамын алуу оңой эмес. Каршылык көрсөтүү менен жылытуучу буулануу ыкмасынын жөнөкөй түзүлүшү, арзан баасы жана иштөөсү оңой болгондуктан, бул буулануу ыкмасынын кеңири таралган колдонулушу болуп саналат.
(2) Электрондук нур менен жылытуу буулануусу
Электрондук нур менен буулануу – бул каптоочу материалды суу менен муздатылган жез тигельге салуу менен жогорку энергиялуу тыгыздыктагы электрондук нур менен бомбалоо жолу менен буулантуу ыкмасы. Буулануу булагы электрондун эмиссия булагынан, электрондун ылдамдануу кубат булагынан, тигельден (адатта жез тигель), магнит талаасынын катушкасынан жана муздатуучу суу топтомунан ж.б. турат. Бул түзүлүштө ысытылган материал суу менен муздатылган тигельге салынат жана электрондук нур материалдын өтө аз бөлүгүн гана бомбалайт, ал эми калган материалдын көпчүлүгү тигельдин муздатуу таасири астында өтө төмөн температурада калат, аны тигельдин бомбаланган бөлүгү деп эсептөөгө болот. Ошентип, буулануу үчүн электрондук нур менен ысытуу ыкмасы каптоочу материал менен буулануу булагы материалынын ортосундагы булгануунун алдын алат.
Электрондук нурдун буулануу булагынын түзүлүшүн үч түргө бөлүүгө болот: түз мылтыктар (Буле мылтыктары), шакекче мылтыктар (электрдик багыттагы багыты өзгөргөн) жана электрондук мылтыктар (магниттик багыттагы багыты өзгөргөн). Буулантуу жайына бир же бир нече тигель коюлушу мүмкүн, алар бир эле учурда же өз-өзүнчө көптөгөн ар кандай заттарды буулантып, төгүп коё алат.
Электрондук нурлануунун буулануу булактары төмөнкү артыкчылыктарга ээ.
①Электрондук нур менен бомбалоонун буулануу булагынын жогорку нур тыгыздыгы каршылык көрсөтүүчү жылытуу булагынын энергия тыгыздыгына караганда алда канча жогору болушу мүмкүн, ал W, Mo, Al2O3 ж.б. сыяктуу жогорку эрүү температурасындагы материалдарды бууланта алат.
② Каптоочу материал суу менен муздатылган жез тигельге салынат, бул буулануу булагынын бууланышынан жана алардын ортосундагы реакциядан сактайт.
③Жылуулукту каптоочу материалдын бетине түздөн-түз кошууга болот, бул жылуулук эффективдүүлүгүн жогорулатат жана жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жана жылуулук нурлануусун төмөндөтөт.
Электрондук нур менен ысытуу буулануу ыкмасынын кемчилиги - электрондук тапанчадан чыккан биринчилик электрондор жана каптоочу материалдын бетинен чыккан экинчилик электрондор буулануучу атомдорду жана калдык газ молекулаларын иондоштурат, бул кээде пленканын сапатына таасир этет.
(3) Жогорку жыштыктагы индукциялык жылытуу буулануу
Жогорку жыштыктагы индукциялык жылытуу буулантуу - бул каптоочу материалы бар тигельди жогорку жыштыктагы спираль катушканын ортосуна коюу, ошондуктан каптоочу материал жогорку жыштыктагы электромагниттик талаанын индукциясы астында күчтүү куюн тогу жана гистерезис эффектин пайда кылат, бул пленка катмарынын бууланып, бууланганга чейин ысышына алып келет. Буулантуу булагы, адатта, суу менен муздатылган жогорку жыштыктагы катушкадан жана графит же керамикалык (магний кычкылы, алюминий кычкылы, бор кычкылы ж.б.) тигельден турат. Жогорку жыштыктагы электр менен камсыздоо он миңден бир нече жүз миң Гцке чейинки жыштыкты колдонот, киргизүү кубаттуулугу бир нече жүздөн бир нече киловаттка чейин, мембрана материалынын көлөмү канчалык кичине болсо, индукциялык жыштык ошончолук жогору болот. Индукциялык катушканын жыштыгы, адатта, суу менен муздатылган жез түтүктөн жасалат.
Жогорку жыштыктагы индукциялык ысытуу буулануу ыкмасынын кемчилиги - киргизүү кубаттуулугун так жөнгө салуу оңой эмес, анын төмөнкү артыкчылыктары бар.
①Жогорку буулануу ылдамдыгы
②Буулануу булагынын температурасы бирдей жана туруктуу, андыктан каптоо тамчыларынын чачырашы кубулушун пайда кылуу оңой эмес, ошондой эле чөкмө пленкада ийне тешиктердин пайда болушунун алдын алат.
③Буулануу булагы бир жолу жүктөлөт жана температураны башкаруу салыштырмалуу оңой жана жөнөкөй.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 28-октябры