Prinzip vun der Vakuumverdampfungsbeschichtung
1. Ausrüstung a physikalesche Prozess vun der Vakuumverdampfungsbeschichtung
D'Ausrüstung fir d'Beschichtung duerch Vakuumverdampfung besteet haaptsächlech aus enger Vakuumkammer an engem Evakuéierungssystem. An der Vakuumkammer gëtt et eng Verdampfungsquell (dh Verdampfungsheizung), e Substrat a Substratrahmen, e Substratheizung, en Auspuffsystem, etc.
D'Beschichtungsmaterial gëtt an d'Verdampfungsquell vun der Vakuumkammer placéiert, an ënner héije Vakuumbedingungen gëtt et vun der Verdampfungsquell erhëtzt fir ze verdampfen. Wann déi duerchschnëttlech fräi Fläch vun den Dampmoleküle méi grouss ass wéi déi linear Gréisst vun der Vakuumkammer, ginn d'Atomer a Moleküle vum Filmdamp, déi vun der Uewerfläch vun der Verdampfungsquell entkomm sinn, nëmme selten duerch d'Kollisioun vun anere Molekülen oder Atomer behënnert, an erreechen direkt d'Uewerfläch vum ze beschichten Substrat. Wéinst der niddreger Temperatur vum Substrat kondenséieren d'Filmpartikelen drop a bilden e Film.
Fir d'Adhäsioun vun Verdampfungsmolekülen an dem Substrat ze verbesseren, kann de Substrat duerch eng adäquat Erhëtzung oder Ionenreinigung aktivéiert ginn. D'Vakuumverdampfungsbeschichtung duerchleeft déi folgend physikalesch Prozesser vun der Materialverdampfung, dem Transport bis zur Oflagerung an engem Film.
(1) Mat Hëllef vu verschiddene Methode fir aner Forme vun Energie an thermesch Energie ëmzewandelen, gëtt de Filmmaterial erhëtzt fir mat enger bestëmmter Energiequantitéit (0,1 bis 0,3 eV) a gasfërmeg Partikelen (Atomer, Molekülen oder Atomcluster) ze verdampfen oder ze subliméieren.
(2) Gasfërmeg Partikelen verloossen d'Uewerfläch vum Film a ginn mat enger bestëmmter Bewegungsgeschwindegkeet, quasi ouni Kollisioun, an enger gerader Linn op d'Uewerfläch vum Substrat transportéiert.
(3) Déi gasfërmeg Partikelen, déi d'Uewerfläch vum Substrat erreechen, koaleséieren a bilden eng nuklear Form, a wuessen dann zu engem Festphasfilm.
(4) Reorganisatioun oder chemesch Bindung vun den Atomer, déi de Film ausmaachen.
2. Verdampfungsheizung
(1) Widderstandsheizungsverdampfung
D'Widderstandsverdampfung ass déi einfachst an am meeschte verbreet Heizmethod, déi allgemeng op Beschichtungsmaterialien mat engem Schmelzpunkt ënner 1500 ℃ uwendbar ass. Metaller mat héijem Schmelzpunkt a Drot- oder Blechform (W, Mo, Ti, Ta, Bornitrid, etc.) ginn normalerweis an eng passend Form vun der Verdampfungsquell gemaach, déi mat Verdampfungsmaterial gelueden ass, andeems d'Joule-Hëtzt vum elektresche Stroum d'Beschichtungsmaterial schmëlzt, verdampft oder subliméiert. D'Form vun der Verdampfungsquell ëmfaasst haaptsächlech Multi-Strang-Spiral, U-fërmeg, Sinuswelle, dënn Placken, Boots, Kegelkuerf, etc. Zur selwechter Zäit erfuerdert d'Method datt d'Verdampfungsquellmaterial en héije Schmelzpunkt, en niddrege Sättigungsdampdrock, stabil chemesch Eegeschaften huet, keng chemesch Reaktioun mam Beschichtungsmaterial bei héijen Temperaturen huet, gutt Hëtztbeständegkeet huet, kleng Ännerungen an der Leeschtungsdicht, etc. Et adoptéiert héije Stroum duerch d'Verdampfungsquell fir d'Filmmaterial duerch direkt Erhëtzung ze erhëtzen an ze verdampfen, oder d'Filmmaterial gëtt an en Tiegel aus Graphit a bestëmmten héichtemperaturbeständege Metalloxiden (wéi A202, B0) an aner Materialien fir indirekt Erhëtzung geluecht fir ze verdampfen.
D'Resistenzheizung-Verdampfungsbeschichtung huet Aschränkungen: Feierbeständeg Metaller hunn en nidderegen Dampdrock, wat et schwéier mécht, eng dënn Schicht ze maachen; verschidde Elementer bilden einfach eng Legierung mam Heizdrot; et ass net einfach, eng eenheetlech Zesummesetzung vum Legierungsfilm ze kréien. Wéinst der einfacher Struktur, dem niddrege Präis an der einfacher Operatioun vun der Resistenzheizung-Verdampfungsmethod ass et eng ganz heefeg Uwendung vun der Verdampfungsmethod.
(2) Elektronestrahl-Heizungsverdampfung
Elektronestrahlverdampfung ass eng Method fir d'Verdampfung vum Beschichtungsmaterial andeems et mat engem Elektronestrahl mat héijer Energiedicht bombardéiert gëtt, andeems et an engem waassergekillte Kupfertichel placéiert gëtt. D'Verdampfungsquell besteet aus enger Elektronemissiounsquell, enger Elektronebeschleunigungsenergiequell, engem Tichel (normalerweis engem Kupfertichel), enger Magnéitfeldspule an engem Killwaasserset, etc. An dësem Apparat gëtt dat erhëtzt Material an engem waassergekillte Tichel placéiert, an den Elektronestrahl bombardéiert nëmmen en ganz klengen Deel vum Material, während de gréissten Deel vum verbleiwene Material ënner dem Killeffekt vum Tichel op enger ganz niddreger Temperatur bleift, wat als den bombardéierten Deel vum Tichel ugesi ka ginn. Sou kéint d'Method vun der Elektronestrahlerhëtzung fir d'Verdampfung Kontaminatioun tëscht dem Beschichtungsmaterial an dem Verdampfungsquellmaterial vermeiden.
D'Struktur vun der Elektronestrahl-Verdampfungsquell kann an dräi Typen opgedeelt ginn: gerade Kanounen (Boules-Kanounen), Ringkanounen (elektresch ofgelenkt) an E-Kanounen (magnetesch ofgelenkt). Een oder méi Tiegel kënnen an eng Verdampfungsanlag placéiert ginn, déi vill verschidde Substanzen gläichzäiteg oder separat verdampfe a ofsetzen kënnen.
Elektronestrahlverdampfungsquellen hunn déi folgend Virdeeler.
①Déi héich Strahldicht vun der Elektronestrahlbombardement-Verdampfungsquell kann eng vill méi grouss Energiedicht erreechen wéi d'Widderstandsheizungsquell, déi Materialien mat héijem Schmelzpunkt, wéi W, Mo, Al2O3, etc., verdampfe kann.
②D'Beschichtungsmaterial gëtt an e waassergekillte Kupfertigel placéiert, wat d'Verdampfung vum Verdampfungsquellmaterial an d'Reaktioun tëscht hinnen verhënnere kann.
③Hëtzt kann direkt op d'Uewerfläch vum Beschichtungsmaterial bäigefüügt ginn, wouduerch d'thermesch Effizienz héich an de Verloscht vun der Wärmeleitung an der Wärmestralung niddreg ass.
Den Nodeel vun der Elektronestrahlheizungs-Verdampfungsmethod ass, datt d'Primärelektronen aus der Elektronekanoun an d'Sekundärelektronen vun der Uewerfläch vum Beschichtungsmaterial déi verdampft Atomer an d'Reschtgasmoleküle ioniséieren, wat d'Qualitéit vum Film heiansdo beaflosst.
(3) Héichfrequenz-Induktiounsheizung Verdampfung
Héichfrequenz-Induktiounsheizungsverdampfung besteet doran, den Tiegel mat Beschichtungsmaterial an d'Mëtt vun der Héichfrequenz-Spiralspule ze placéieren, sou datt d'Beschichtungsmaterial ënner der Induktioun vun engem héichfrequente elektromagnetesche Feld e staarke Wirbelstroum an eng Hysterese generéiert, wouduerch d'Filmschicht sech erhëtzt, bis se verdampft a verdampft. D'Verdampfungsquell besteet normalerweis aus enger waassergekillter Héichfrequenzspule an engem Graphit- oder Keramik- (Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Boroxid, asw.)-Tiegel. D'Héichfrequenz-Stroumversuergung benotzt eng Frequenz vun zéngdausend bis e puer honnertdausend Hz, d'Inputleistung ass e puer bis e puer honnert Kilowatt, wat méi kleng de Volume vum Membranmaterial ass, wat méi héich d'Induktiounsfrequenz ass. D'Induktiounsspulefrequenz ass normalerweis aus waassergekilltem Kupferrouer gemaach.
Den Nodeel vun der Héichfrequenz-Induktiounsheizung mat Verdampfung ass, datt et net einfach ass, d'Inputleistung fein unzepassen, si huet déi folgend Virdeeler.
①Héich Verdampfungsquote
②D'Temperatur vun der Verdampfungsquell ass gläichméisseg a stabil, sou datt et net einfach ass, de Phänomen vun Sprëtzdrëpsen ze produzéieren, an et kann och de Phänomen vu Lächer am ofgesate Film vermeiden.
③D'Verdampfungsquell gëtt eemol gelueden, an d'Temperatur ass relativ einfach an einfach ze kontrolléieren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. Oktober 2022