Prosessen med å varme opp faste materialer i et høyvakuummiljø for å sublimere eller fordampe og avsette dem på et spesifikt substrat for å oppnå en tynn film er kjent som vakuumfordampningsbelegg (referert til som fordampningsbelegg).
Historien om fremstilling av tynne filmer ved vakuumfordampning kan spores tilbake til 1850-tallet. I 1857 startet M. Farrar forsøket med vakuumbelegg ved å fordampe metalltråder i nitrogen for å danne tynne filmer. På grunn av lavvakuumteknologien på den tiden var fremstilling av tynne filmer på denne måten svært tidkrevende og lite praktisk. Frem til 1930 ble oljediffusjonspumper og mekaniske pumpesystemer etablert. Vakuumteknologien utviklet seg raskt, noe som førte til at fordampning og sputterbelegg ble en praktisk teknologi.
Selv om vakuumfordampning er en eldgammel tynnfilmavsetningsteknologi, er det den vanligste metoden som brukes i laboratorie- og industriområder. Hovedfordelene er enkel betjening, enkel kontroll av avsetningsparametere og høy renhet på de resulterende filmene. Vakuumbeleggingsprosessen kan deles inn i følgende tre trinn.
1) kildematerialet varmes opp og smeltes for å fordampe eller sublimere; 2) dampen fjernes fra kildematerialet for å fordampe eller sublimere.
2) Damp overføres fra kildematerialet til underlaget.
3) Dampen kondenserer på substratoverflaten og danner en fast film.
Vakuumfordampning av tynne filmer er vanligvis polykrystallinske filmer eller amorfe filmer. Veksten av film til øy er dominerende gjennom kimdannelses- og filmprosesser. Fordampede atomer (eller molekyler) kolliderer med substratet, noe som delvis fører til permanent binding til substratet, noe som fører til adsorpsjon og deretter fordampning fra substratet, og noe som fører til direkte refleksjon tilbake fra substratoverflaten. Adhesjon av atomer (eller molekyler) til substratoverflaten på grunn av termisk bevegelse kan bevege seg langs overflaten, slik at berøring av andre atomer vil akkumulere i klynger. Klynger oppstår mest sannsynlig der stresset på substratoverflaten er høyt, eller i solvatiseringstrinnet til krystallsubstratet, fordi dette minimerer den frie energien til de adsorberte atomene. Dette er kimdannelsesprosessen. Ytterligere avsetning av atomer (molekyler) resulterer i utvidelse av de ovennevnte øyformede klyngene (kjerner) til de utvides til en kontinuerlig film. Derfor er strukturen og egenskapene til vakuumfordampede polykrystallinske filmer nært knyttet til fordampningshastigheten og substrattemperaturen. Generelt sett, jo lavere substrattemperaturen er, desto høyere er fordampningshastigheten og desto finere og tettere blir filmkornet.
– Denne artikkelen er publisert avprodusent av vakuumbeleggsmaskinerGuangdong Zhenhua
Publisert: 23. mars 2024