Вакуум ууршуулах бүрэх зарчим
1、Вакуум ууршуулах бүрэх тоног төхөөрөмж, физик процесс
Вакуум ууршуулах бүрэх төхөөрөмж нь голчлон вакуум камер, нүүлгэн шилжүүлэх системээс бүрдэнэ. Вакуум камерын дотор ууршилтын эх үүсвэр (жишээлбэл, ууршуулах халаагуур), субстрат ба субстратын хүрээ, суурь халаагч, яндангийн систем гэх мэт.
Бүрэх материалыг вакуум камерын ууршилтын эх үүсвэрт байрлуулж, өндөр вакуум нөхцөлд ууршуулах эх үүсвэрээр халааж, ууршуулна. Уурын молекулуудын дундаж чөлөөт хүрээ нь вакуум камерын шугаман хэмжээнээс их байх үед ууршилтын эх үүсвэрийн гадаргуугаас хальсан уурын атом, молекулууд зугтаж, бусад молекулууд эсвэл атомуудын мөргөлдөхөд саад болж, бүрэх субстратын гадаргуу дээр шууд хүрдэг. Субстратын бага температураас болж хальсан уурын хэсгүүд түүн дээр конденсаци хийж, хальс үүсгэдэг.
Ууршилтын молекулууд болон субстратын наалдацыг сайжруулахын тулд субстратыг зөв халаах эсвэл ионоор цэвэрлэх замаар идэвхжүүлж болно. Вакуум ууршуулах бүрэх нь материалын ууршилт, тээвэрлэлтээс эхлээд хальсанд тунадас хүртэл дараах физик процессуудыг дамждаг.
(1) Бусад төрлийн энергийг дулааны энерги болгон хувиргах янз бүрийн аргыг ашиглан хальс материалыг тодорхой хэмжээний энерги (0.1-0.3 эВ) бүхий хийн хэсгүүд (атом, молекул эсвэл атомын бөөгнөрөл) болгон ууршуулах эсвэл сублиматжуулах зорилгоор халаана.
(2) Хийн тоосонцор нь хальсны гадаргуугаас гарч, субстратын гадаргуу руу тодорхой хөдөлгөөний хурдтайгаар, үндсэндээ мөргөлдөхгүйгээр шулуун шугамаар дамждаг.
(3) Субстратын гадаргуу дээр хүрч буй хийн тоосонцор нь нэгдэж, бөөм болж, дараа нь хатуу фазын хальс болж ургадаг.
(4) Киног бүрдүүлдэг атомуудын дахин зохион байгуулалт эсвэл химийн холбоо.
2、Ууршуулах халаалт
(1) Халаалтын ууршилтын эсэргүүцэл
Эсэргүүцлийн халаалтын ууршилт нь хамгийн энгийн бөгөөд түгээмэл хэрэглэгддэг халаалтын арга бөгөөд хайлах температур нь 1500 ° C-аас бага, хайлах температур өндөртэй металлыг утас эсвэл хуудас хэлбэртэй (W, Mo, Ti, Ta, борын нитрид гэх мэт) ихэвчлэн ууршилтын эх үүсвэрийн хэлбэрт оруулж, дулаан, ууршилт, ууршилт, ууршилт, ууршилтаар цэнэглэгддэг. бүрэх материалыг ууршуулах буюу сублиматжуулах, ууршуулах эх үүсвэрийн хэлбэр нь голчлон олон судалтай спираль, U хэлбэрийн, синусын долгион, нимгэн хавтан, завь, конус сагс гэх мэтийг агуулна. Үүний зэрэгцээ уг арга нь ууршилтын эх үүсвэрийн материал нь хайлах цэг өндөр, ханасан уурын даралт бага, химийн шинж чанарт тогтвортой, химийн урвалын өндөр эсэргүүцэлтэй, химийн урвалын хүч багатай байх шаардлагатай. нягтрал гэх мэт. Энэ нь ууршилтын эх үүсвэрээр дамжин өндөр гүйдэл авч, хальс материалыг шууд халаах замаар халааж, ууршуулна, эсвэл хальс материалыг бал чулуу болон зарим өндөр температурт тэсвэртэй металлын исэл (A202, B0 гэх мэт) болон бусад материалаар хийсэн тигелд хийнэ.
Эсэргүүцлийн халаалтын ууршилт бүрэх нь хязгаарлалттай байдаг: галд тэсвэртэй металлууд нь уурын даралт багатай байдаг бөгөөд энэ нь нимгэн хальс хийхэд хэцүү байдаг; зарим элементүүд нь халаалтын утастай хайлш үүсгэхэд хялбар байдаг; хайлшин хальсны нэг төрлийн найрлагыг олж авах нь тийм ч хялбар биш юм. Эсэргүүцэлтэй халаалтын ууршилтын аргын энгийн бүтэц, хямд үнэ, хялбар ажиллагаатай тул энэ нь ууршилтын аргын маш түгээмэл хэрэглээ юм.
(2) Электрон цацрагийн халаалтын ууршилт
Электрон цацрагийн ууршилт нь усны хөргөлттэй зэс тигелд хийж өндөр энергитэй электрон цацрагаар бөмбөгдөж, бүрэх материалыг ууршуулах арга юм. Ууршилтын эх үүсвэр нь электрон ялгаруулалтын эх үүсвэр, электрон хурдатгалын тэжээлийн эх үүсвэр, тигель (ихэвчлэн зэс тигель), соронзон орны ороомог, хөргөх усны багц гэх мэтээс бүрдэнэ. Энэ төхөөрөмжид халсан материалыг усаар хөргөдөг тигелд байрлуулсан бөгөөд электрон цацраг нь материалын маш бага хэсгийг л бөмбөгдөж, материалын маш бага температурт үлддэг. тигелийн бөмбөгдсөн хэсэг гэж үзэж болох хөргөлтийн нөлөө. Иймээс ууршилтыг электрон цацрагаар халаах арга нь бүрэх материал болон ууршилтын эх материалын хоорондох бохирдлоос зайлсхийх боломжтой.
Электрон цацрагийн ууршилтын эх үүсвэрийн бүтцийг гурван төрөлд хувааж болно: шулуун буу (Боулсын буу), цагираг буу (цахилгаан хазайлттай) ба электрон буу (соронзон хазайлттай). Ууршуулах байгууламжид нэг буюу хэд хэдэн тигель байрлуулж болох бөгөөд энэ нь олон төрлийн бодисыг нэгэн зэрэг эсвэл тусад нь ууршуулж, хуримтлуулах боломжтой.
Электрон цацрагийн ууршилтын эх үүсвэр нь дараах давуу талуудтай.
①Цахилгаан цацрагийн ууршилтын эх үүсвэрийн өндөр цацрагийн нягт нь W, Mo, Al2O3 гэх мэт хайлах температур өндөртэй материалыг ууршуулж чадах эсэргүүцлийн халаалтын эх үүсвэрээс хамаагүй их энергийн нягтыг олж авах боломжтой.
②Бүрхлэх материалыг усан хөргөлттэй зэс тигелд байрлуулсан бөгөөд энэ нь ууршилтын эх үүсвэрийн ууршилт, тэдгээрийн хоорондох урвалаас зайлсхийх боломжтой.
③Халууныг бүрэх материалын гадаргуу дээр шууд нэмэх боломжтой бөгөөд энэ нь дулааны үр ашгийг өндөр, дулаан дамжуулалт, дулааны цацрагийн алдагдал багатай болгодог.
Электрон туяа халаах ууршуулах аргын сул тал нь электрон бууны анхдагч электронууд болон бүрэх материалын гадаргуугаас хоёрдогч электронууд ууршиж буй атомууд болон үлдэгдэл хийн молекулуудыг ионжуулж, заримдаа хальсны чанарт нөлөөлдөг.
(3) Өндөр давтамжийн индукцийн халаалтын ууршилт
Өндөр давтамжийн индукцийн халаалтын ууршилт нь өндөр давтамжийн спираль ороомгийн төвд бүрэх материалтай тигелийг байрлуулах бөгөөд ингэснээр бүрэх материал нь өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон орны индукцийн дор хүчтэй эргүүлэг гүйдэл, гистерезисийн нөлөөг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хальсан давхарга нь ууршиж, уурших хүртэл халаахад хүргэдэг. Ууршилтын эх үүсвэр нь ерөнхийдөө усан хөргөлттэй өндөр давтамжийн ороомог ба бал чулуу эсвэл керамик (магнийн исэл, хөнгөн цагааны исэл, борын исэл гэх мэт) тигель зэргээс бүрдэнэ. Өндөр давтамжийн цахилгаан хангамж нь арван мянгаас хэдэн зуун мянган Гц давтамжийг ашигладаг, оролтын хүч нь хэдэн зуун киловатт, мембран материалын эзэлхүүн бага байх тусам индукцийн давтамж өндөр байдаг. Индукцийн ороомгийн давтамжийг ихэвчлэн усан хөргөлттэй зэс хоолойгоор хийдэг.
Өндөр давтамжийн индукцийн халаалтын ууршилтын аргын сул тал нь оролтын хүчийг нарийн тохируулахад амаргүй, дараах давуу талуудтай.
①Ууршилт ихтэй
②Ууршилтын эх үүсвэрийн температур жигд бөгөөд тогтвортой байдаг тул бүрхүүлийн дусал асгарах үзэгдэл үүсэх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд хуримтлагдсан хальсан дээрх нүхний үзэгдлээс зайлсхийх боломжтой.
③Ууршилтын эх үүсвэрийг нэг удаа ачаалах ба температурыг удирдахад харьцангуй хялбар бөгөөд хялбар байдаг.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 10-р сарын 28