Proces polegający na podgrzewaniu materiałów stałych w środowisku wysokiej próżni w celu ich sublimacji lub odparowania i osadzenia na określonym podłożu w celu uzyskania cienkiej warstwy jest znany jako powlekanie metodą parowania próżniowego (nazywane powlekaniem przez parowanie).
Historia wytwarzania cienkich warstw metodą naparowywania próżniowego sięga lat 50. XIX wieku. W 1857 roku M. Farrar rozpoczął próby powlekania próżniowego poprzez odparowywanie drutów metalowych w azocie w celu utworzenia cienkich warstw. Ze względu na ówczesny niski poziom próżni, wytwarzanie cienkich warstw tą metodą było bardzo czasochłonne i niepraktyczne. Do 1930 roku, wraz z wprowadzeniem mechanicznego systemu pompowania z pompą dyfuzyjną, technologia próżniowa rozwijała się bardzo dynamicznie, co sprawiło, że naparowywanie i napylanie stało się praktyczną technologią.
Chociaż naparowywanie próżniowe jest starożytną technologią osadzania cienkich warstw, to jest to najpopularniejsza metoda stosowana w laboratoriach i przemyśle. Jej głównymi zaletami są prostota obsługi, łatwa kontrola parametrów osadzania oraz wysoka czystość uzyskiwanych warstw. Proces powlekania próżniowego można podzielić na trzy następujące etapy.
1) materiał źródłowy jest podgrzewany i topiony w celu odparowania lub sublimacji; 2) para jest usuwana z materiału źródłowego w celu odparowania lub sublimacji.
2) Para wodna jest przenoszona z materiału źródłowego do podłoża.
3) Para skrapla się na powierzchni podłoża, tworząc stały film.
W parowaniu próżniowym cienkich warstw, zazwyczaj polikrystalicznych lub amorficznych, dominuje wzrost z warstwy do wyspy, poprzez dwa procesy nukleacji i tworzenia warstwy. Odparowane atomy (lub cząsteczki) zderzają się z podłożem, część z nich trwale przylega do podłoża, część ulega adsorpcji, a następnie odparowuje z podłoża, a część z nich ulega bezpośredniemu odbiciu od powierzchni podłoża. Adhezja atomów (lub cząsteczek) do powierzchni podłoża spowodowana ruchem termicznym może przemieszczać się wzdłuż powierzchni, np. stykając się z innymi atomami, będzie się gromadzić w klastry. Klastry najczęściej powstają tam, gdzie naprężenia na powierzchni podłoża są wysokie lub na etapach solwatacji krystalicznego podłoża, ponieważ minimalizuje to swobodną energię zaadsorbowanych atomów. Na tym właśnie polega proces nukleacji. Dalsze osadzanie atomów (cząsteczek) powoduje ekspansję wspomnianych wyżej klastrów (jąder) w kształcie wyspy, aż do momentu, gdy utworzą one ciągłą warstwę. Dlatego struktura i właściwości polikrystalicznych folii naparowywanych próżniowo są ściśle związane z szybkością parowania i temperaturą podłoża. Ogólnie rzecz biorąc, im niższa temperatura podłoża, tym wyższa szybkość parowania, a tym samym drobniejsze i gęstsze ziarno folii.
– Artykuł ten został opublikowany przezproducent maszyn do powlekania próżniowegoGuangdong Zhenhua
Czas publikacji: 23-03-2024