Het proces waarbij vaste materialen in een vacuümomgeving worden verhit om ze te sublimeren of te verdampen en ze vervolgens op een specifiek substraat af te zetten om een dunne film te verkrijgen, staat bekend als vacuümverdampingscoating (kortweg verdampingscoating).
De geschiedenis van de bereiding van dunne films door middel van vacuümverdamping gaat terug tot de jaren 1850. In 1857 begon M. Farrar met een poging tot vacuümcoating door metaaldraden in stikstof te verdampen om dunne films te vormen. Vanwege de beperkte vacuümtechnologie van die tijd was de bereiding van dunne films op deze manier zeer tijdrovend en niet praktisch. Pas rond 1930, toen een mechanische pomp met oliediffusiepomp werd geïntroduceerd, kon de vacuümtechnologie zich snel ontwikkelen, waardoor verdamping en sputtercoating een praktische technologie werden.
Hoewel vacuümverdamping een oude technologie is voor het afzetten van dunne films, is het nog steeds de meest gebruikte methode in laboratoria en de industrie. De belangrijkste voordelen zijn de eenvoudige bediening, de gemakkelijke controle van de afzettingsparameters en de hoge zuiverheid van de resulterende films. Het vacuümcoatingproces kan worden onderverdeeld in de volgende drie stappen.
1) het bronmateriaal wordt verhit en gesmolten om te verdampen of te sublimeren; 2) de damp wordt uit het bronmateriaal verwijderd om te verdampen of te sublimeren.
2) Damp wordt van het bronmateriaal naar het substraat overgebracht.
3) De damp condenseert op het substraatoppervlak en vormt een vaste film.
Bij vacuümverdamping van dunne films, over het algemeen polykristallijne of amorfe films, is de groei van film-eilandjes dominant, via twee processen: nucleatie en filmvorming. Verdampte atomen (of moleculen) botsen met het substraat. Een deel hecht zich permanent aan het substraat, een deel adsorbeert en verdampt vervolgens van het substraat, en een deel reflecteert direct terug van het substraatoppervlak. Door thermische beweging kunnen de atomen (of moleculen) zich langs het oppervlak verplaatsen en, wanneer ze andere atomen raken, clusters vormen. Clusters ontstaan het meest waarschijnlijk waar de spanning op het substraatoppervlak hoog is, of op de solvatatiestappen van het kristalsubstraat, omdat dit de vrije energie van de geadsorbeerde atomen minimaliseert. Dit is het nucleatieproces. Verdere afzetting van atomen (moleculen) resulteert in de uitbreiding van de bovengenoemde eilandvormige clusters (kernen) totdat ze zich uitstrekken tot een continue film. De structuur en eigenschappen van vacuümverdampte polykristallijne films zijn daarom nauw verbonden met de verdampingssnelheid en de substraattemperatuur. Over het algemeen geldt: hoe lager de substraattemperatuur, hoe hoger de verdampingssnelheid en hoe fijner en dichter de filmkorrel.
–Dit artikel is gepubliceerd doorfabrikant van vacuümcoatingmachinesGuangdong Zhenhua
Geplaatst op: 23 maart 2024