Процесс нагрева твердых материалов в среде высокого вакуума с целью их сублимации или испарения и нанесения на определенную подложку для получения тонкой пленки известен как нанесение покрытия методом вакуумного напыления (далее — напылительное покрытие).
История получения тонких пленок методом вакуумного испарения восходит к 1850-м годам. В 1857 году М. Фаррар начал попытку вакуумного покрытия путем испарения металлической проволоки в азоте для образования тонких пленок. Из-за низкого вакуума в то время получение тонких пленок таким способом было очень трудоемким и непрактичным. До 1930 года был создан масляный диффузионный насос и система совместной откачки механического насоса, вакуумная технология могла быстро развиваться, только для того, чтобы сделать испарение и напыление покрытия практической технологией.
Хотя вакуумное испарение является древней технологией осаждения тонких пленок, но именно в лабораторных и промышленных областях оно используется в наиболее распространенном методе. Его основными преимуществами являются простота эксплуатации, легкость управления параметрами осаждения и высокая чистота получаемых пленок. Процесс вакуумного покрытия можно разделить на следующие три этапа.
1) исходный материал нагревается и плавится для испарения или сублимации; 2) пар удаляется из исходного материала для испарения или сублимации.
2) Пар переносится из исходного материала в подложку.
3) Пар конденсируется на поверхности подложки, образуя твердую пленку.
Вакуумное испарение тонких пленок, как правило, поликристаллических пленок или аморфных пленок, рост от пленки к островку является доминирующим, через зародышеобразование и два процесса пленки. Испаренные атомы (или молекулы) сталкиваются с подложкой, часть постоянного прикрепления к подложке, часть адсорбции и затем испаряются с подложки, а часть прямого отражения обратно от поверхности подложки. Адгезия к поверхности подложки атомов (или молекул) из-за теплового движения может перемещаться по поверхности, например, касаясь других атомов, будет накапливаться в кластеры. Кластеры, скорее всего, возникают там, где напряжение на поверхности подложки велико, или на этапах сольватации кристаллической подложки, поскольку это минимизирует свободную энергию адсорбированных атомов. Это процесс зародышеобразования. Дальнейшее осаждение атомов (молекул) приводит к расширению островковых кластеров (зародышей), упомянутых выше, пока они не вытянутся в сплошную пленку. Поэтому структура и свойства поликристаллических пленок, испаренных в вакууме, тесно связаны со скоростью испарения и температурой подложки. В общем случае, чем ниже температура подложки, тем выше скорость испарения, мельче и плотнее зерно пленки.
–Эта статья опубликованапроизводитель вакуумных напылительных машинГуандун Чжэньхуа
Время публикации: 23-03-2024