Prinsip salutan penyejatan vakum
1、Peralatan dan proses fizikal salutan penyejatan vakum
Peralatan salutan penyejatan vakum terutamanya terdiri daripada ruang vakum dan sistem pemindahan.Di dalam ruang vakum, terdapat sumber penyejatan (iaitu pemanas penyejatan), substrat dan kerangka substrat, pemanas substrat, sistem ekzos, dsb.
Bahan salutan diletakkan di dalam sumber penyejatan ruang vakum, dan di bawah keadaan vakum yang tinggi, ia dipanaskan oleh sumber penyejatan untuk menguap.Apabila julat bebas purata molekul wap lebih besar daripada saiz linear ruang vakum, selepas atom dan molekul wap filem terlepas dari permukaan sumber penyejatan, jarang terhalang oleh perlanggaran molekul atau atom lain, dan terus sampai ke permukaan substrat yang akan disalut.Disebabkan oleh suhu substrat yang rendah, zarah wap filem terpeluwap di atasnya dan membentuk filem.
Untuk meningkatkan lekatan molekul penyejatan dan substrat, substrat boleh diaktifkan dengan pemanasan yang betul atau pembersihan ion.Salutan penyejatan vakum melalui proses fizikal berikut daripada penyejatan bahan, pengangkutan hingga pemendapan ke dalam filem.
(1) Menggunakan pelbagai cara untuk menukar bentuk tenaga lain kepada tenaga haba, bahan filem dipanaskan untuk menyejat atau menyublimkan kepada zarah gas (atom, molekul atau gugusan atom) dengan jumlah tenaga tertentu (0.1 hingga 0.3 eV).
(2) Zarah gas meninggalkan permukaan filem dan diangkut ke permukaan substrat pada kelajuan gerakan tertentu, pada asasnya tanpa perlanggaran, dalam garis lurus.
(3) Zarah-zarah gas yang mencapai permukaan substrat bergabung dan nukleus, dan kemudian berkembang menjadi filem fasa pepejal.
(4) Penyusunan semula atau ikatan kimia atom-atom yang membentuk filem.
2、Pemanasan penyejatan
(1) Penyejatan pemanasan rintangan
Penyejatan pemanasan rintangan adalah kaedah pemanasan yang paling mudah dan paling biasa digunakan, biasanya digunakan untuk bahan salutan dengan takat lebur di bawah 1500 ℃, logam takat lebur tinggi dalam bentuk dawai atau kepingan (W, Mo, Ti, Ta, boron nitrida, dll.) adalah biasanya dibuat menjadi bentuk sumber penyejatan yang sesuai, dimuatkan dengan bahan penyejatan, melalui haba Joule arus elektrik untuk mencairkan, menyejat atau menyublimkan bahan penyaduran, bentuk sumber penyejatan terutamanya termasuk lingkaran berbilang lembar, berbentuk U, gelombang sinus , plat nipis, bot, bakul kon, dll Pada masa yang sama, kaedah ini memerlukan bahan sumber penyejatan mempunyai takat lebur yang tinggi, tekanan wap tepu yang rendah, sifat kimia yang stabil, tidak mempunyai tindak balas kimia dengan bahan salutan pada suhu tinggi, rintangan haba yang baik, perubahan kecil dalam ketumpatan kuasa, dan lain-lain. Ia menggunakan arus tinggi melalui sumber penyejatan untuk menjadikannya panas dan menyejat bahan filem dengan pemanasan terus, atau meletakkan bahan filem ke dalam mangkuk pijar yang diperbuat daripada grafit dan tahan suhu tinggi tertentu oksida logam (seperti A202, B0) dan bahan lain untuk pemanasan tidak langsung untuk menguap.
Salutan penyejatan pemanasan rintangan mempunyai batasan: logam refraktori mempunyai tekanan wap yang rendah, yang sukar untuk membuat filem nipis;beberapa elemen mudah untuk membentuk aloi dengan wayar pemanasan;bukan mudah untuk mendapatkan komposisi seragam filem aloi.Kerana struktur mudah, harga rendah dan operasi mudah kaedah penyejatan pemanasan rintangan, ia adalah aplikasi kaedah penyejatan yang sangat biasa.
(2) Penyejatan pemanasan rasuk elektron
Penyejatan rasuk elektron ialah kaedah penyejatan bahan salutan dengan membedilnya dengan rasuk elektron ketumpatan tenaga tinggi dengan meletakkannya di dalam mangkuk kuprum yang disejukkan dengan air.Sumber penyejatan terdiri daripada sumber pelepasan elektron, sumber kuasa pecutan elektron, mangkuk pijar (biasanya mangkuk kuprum), gegelung medan magnet dan set air penyejuk, dsb. Dalam peranti ini, bahan yang dipanaskan diletakkan di dalam air -bekas pijar yang disejukkan, dan pancaran elektron mengebom hanya sebahagian kecil bahan, manakala kebanyakan bahan yang tinggal kekal pada suhu yang sangat rendah di bawah kesan penyejukan pijar, yang boleh dianggap sebagai bahagian pijar yang dibom.Oleh itu, kaedah pemanasan rasuk elektron untuk penyejatan boleh mengelakkan pencemaran antara bahan salutan dan bahan sumber penyejatan.
Struktur sumber penyejatan rasuk elektron boleh dibahagikan kepada tiga jenis: senapang lurus (senapang Boules), senapang cincin (dipesongkan secara elektrik) dan senapang elektronik (dipesongkan secara magnet).Satu atau lebih mangkuk pijar boleh diletakkan di dalam kemudahan penyejatan, yang boleh menyejat dan mendepositkan banyak bahan berbeza secara serentak atau berasingan.
Sumber penyejatan rasuk elektron mempunyai kelebihan berikut.
①Ketumpatan rasuk tinggi sumber penyejatan pengeboman rasuk elektron boleh memperoleh ketumpatan tenaga yang jauh lebih besar daripada sumber pemanasan rintangan, yang boleh menyejat bahan takat lebur tinggi, seperti W, Mo, Al2O3, dsb.
②Bahan salutan diletakkan di dalam mangkuk kuprum yang disejukkan dengan air, yang boleh mengelakkan penyejatan bahan sumber penyejatan, dan tindak balas antara mereka.
③Haba boleh ditambah terus ke permukaan bahan salutan, yang menjadikan kecekapan haba tinggi dan kehilangan pengaliran haba dan sinaran haba rendah.
Kelemahan kaedah penyejatan pemanasan rasuk elektron ialah elektron utama dari pistol elektron dan elektron sekunder dari permukaan bahan salutan akan mengionkan atom penyejatan dan molekul gas sisa, yang kadangkala akan menjejaskan kualiti filem.
(3) Penyejatan pemanasan aruhan frekuensi tinggi
Penyejatan pemanasan aruhan frekuensi tinggi adalah untuk meletakkan mangkuk pijar dengan bahan salutan di tengah gegelung lingkaran frekuensi tinggi, supaya bahan salutan menghasilkan arus pusar yang kuat dan kesan histerisis di bawah aruhan medan elektromagnet frekuensi tinggi, yang menyebabkan lapisan filem untuk memanaskan sehingga ia menguap dan menyejat.Sumber penyejatan umumnya terdiri daripada gegelung frekuensi tinggi yang disejukkan dengan air dan bekas grafit atau seramik (magnesium oksida, aluminium oksida, boron oksida, dll.).Bekalan kuasa frekuensi tinggi menggunakan frekuensi sepuluh ribu hingga beberapa ratus ribu Hz, kuasa input adalah beberapa hingga beberapa ratus kilowatt, semakin kecil isipadu bahan membran, semakin tinggi frekuensi aruhan.Kekerapan gegelung aruhan biasanya diperbuat daripada tiub kuprum yang disejukkan dengan air.
Kelemahan kaedah penyejatan pemanasan induksi frekuensi tinggi adalah bahawa ia tidak mudah untuk menyesuaikan kuasa input dengan baik, ia mempunyai kelebihan berikut.
①Kadar penyejatan yang tinggi
②Suhu sumber penyejatan adalah seragam dan stabil, jadi tidak mudah untuk menghasilkan fenomena percikan titisan salutan, dan ia juga boleh mengelakkan fenomena lubang jarum pada filem yang dimendapkan.
③Sumber penyejatan dimuatkan sekali, dan suhunya agak mudah dan mudah dikawal.
Masa siaran: 28-Okt-2022