Parimi i veshjes me avullim në vakum
1, Pajisjet dhe procesi fizik i veshjes me avullim vakumi
Pajisjet e veshjes me avullim në vakum përbëhen kryesisht nga një dhomë vakumi dhe një sistem evakuimi. Brenda dhomës së vakumit, ka një burim avullimi (p.sh., ngrohës avullimi), substrat dhe kornizë substrati, ngrohës substrati, sistem shkarkimi etj.
Materiali i veshjes vendoset në burimin e avullimit të dhomës së vakumit dhe, në kushte të vakumit të lartë, nxehet nga burimi i avullimit për t'u avulluar. Kur diapazoni mesatar i lirë i molekulave të avullit është më i madh se madhësia lineare e dhomës së vakumit, pasi atomet dhe molekulat e avullit të filmit shpëtuan nga sipërfaqja e burimit të avullimit, rrallë pengohen nga përplasja e molekulave ose atomeve të tjera dhe arrijnë direkt në sipërfaqen e substratit që do të veshet. Për shkak të temperaturës së ulët të substratit, grimcat e avullit të filmit kondensohen mbi të dhe formojnë një film.
Për të përmirësuar ngjitjen e molekulave të avullimit dhe substratit, substrati mund të aktivizohet me anë të ngrohjes së duhur ose pastrimit jonik. Veshje me avullim vakumi kalon nëpër proceset e mëposhtme fizike nga avullimi i materialit, transportimi deri te depozitimi në një film.
(1) Duke përdorur mënyra të ndryshme për të kthyer format e tjera të energjisë në energji termike, materiali i filmit nxehet për t'u avulluar ose sublimuar në grimca të gazta (atome, molekula ose grumbuj atomikë) me një sasi të caktuar energjie (0.1 deri në 0.3 eV).
(2) Grimcat e gazta largohen nga sipërfaqja e filmit dhe transportohen në sipërfaqen e substratit me një shpejtësi të caktuar lëvizjeje, në thelb pa përplasje, në një vijë të drejtë.
(3) Grimcat e gazta që arrijnë sipërfaqen e substratit bashkohen dhe formojnë bërthama, dhe më pas rriten në një film në fazë të ngurtë.
(4) Riorganizimi ose lidhja kimike e atomeve që përbëjnë filmin.
2, ngrohje me avullim
(1) Avullimi i ngrohjes me rezistencë
Avullimi me ngrohje me rezistencë është metoda më e thjeshtë dhe më e përdorur e ngrohjes, përgjithësisht e zbatueshme për materialet e veshjes me pikë shkrirjeje nën 1500℃. Metalet me pikë shkrirjeje të lartë në formë teli ose flete (W, Mo, Ti, Ta, nitrit bori, etj.) zakonisht bëhen në një formë të përshtatshme të burimit të avullimit, të ngarkuar me materiale avullimi, përmes nxehtësisë së xhaulit të rrymës elektrike për të shkrirë, avulluar ose sublimuar materialin e veshjes. Forma e burimit të avullimit përfshin kryesisht spirale shumë-fijesh, formë U, valë sinusoidale, pllakë të hollë, varkë, shportë konike, etj. Në të njëjtën kohë, metoda kërkon që materiali i burimit të avullimit të ketë pikë të lartë shkrirjeje, presion të ulët të avullit të ngopjes, veti kimike të qëndrueshme, të mos ketë reaksion kimik me materialin e veshjes në temperaturë të lartë, rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë, ndryshim të vogël në dendësinë e fuqisë, etj. Ajo miraton rrymë të lartë përmes burimit të avullimit për ta bërë atë të nxehet dhe avullojë materialin e filmit me anë të ngrohjes direkte, ose vendoset materiali i filmit në një enë të bërë nga grafit dhe disa okside metalike rezistente ndaj temperaturave të larta (të tilla si A202, B0) dhe materiale të tjera për ngrohje indirekte për t'u avulluar.
Veshje me avullim me ngrohje me rezistencë ka kufizime: metalet zjarrduruese kanë presion të ulët avulli, gjë që e bën të vështirë krijimin e një filmi të hollë; disa elementë formojnë lehtësisht një aliazh me telin e ngrohjes; nuk është e lehtë të arrihet një përbërje uniforme e filmit të aliazhit. Për shkak të strukturës së thjeshtë, çmimit të ulët dhe funksionimit të lehtë të metodës së avullimit me ngrohje me rezistencë, është një aplikim shumë i zakonshëm i metodës së avullimit.
(2) Avullimi i ngrohjes me rreze elektronesh
Avullimi me rreze elektronesh është një metodë e avullimit të materialit të veshjes duke e bombarduar atë me një rreze elektronesh me dendësi të lartë energjie duke e vendosur atë në një enë bakri të ftohur me ujë. Burimi i avullimit përbëhet nga një burim emetimi elektronesh, një burim fuqie për përshpejtimin e elektroneve, një enë (zakonisht një enë bakri), një bobinë fushe magnetike dhe një set uji ftohës, etj. Në këtë pajisje, materiali i ngrohur vendoset në një enë të ftohur me ujë dhe rrezja e elektroneve bombardon vetëm një pjesë shumë të vogël të materialit, ndërsa pjesa më e madhe e materialit të mbetur mbetet në një temperaturë shumë të ulët nën efektin ftohës të enës, e cila mund të konsiderohet si pjesa e bombarduar e enës. Kështu, metoda e ngrohjes me rreze elektronesh për avullim mund të shmangë ndotjen midis materialit të veshjes dhe materialit burimor të avullimit.
Struktura e burimit të avullimit me rreze elektronike mund të ndahet në tre lloje: topa të drejtë (topa Boules), topa unazorë (të devijuar elektrikisht) dhe topa elektronikë (të devijuar magnetikisht). Një ose më shumë enë avullimi mund të vendosen në një strukturë avullimi, e cila mund të avullojë dhe të depozitojë shumë substanca të ndryshme njëkohësisht ose veçmas.
Burimet e avullimit me rreze elektronike kanë përparësitë e mëposhtme.
① Dendësia e lartë e rrezes së burimit të avullimit të bombardimit me rreze elektronike mund të arrijë një dendësi energjie shumë më të madhe sesa burimi i ngrohjes me rezistencë, i cili mund të avullojë materiale me pikë të lartë shkrirjeje, të tilla si W, Mo, Al2O3, etj.
② Materiali i veshjes vendoset në një enë bakri të ftohur me ujë, e cila mund të shmangë avullimin e materialit burimor të avullimit dhe reagimin midis tyre.
③ Nxehtësia mund të shtohet direkt në sipërfaqen e materialit të veshjes, gjë që e bën efikasitetin termik të lartë dhe humbjen e përçueshmërisë së nxehtësisë dhe rrezatimit të nxehtësisë të ulët.
Disavantazhi i metodës së avullimit me ngrohje me rreze elektronike është se elektronet primare nga arma e elektroneve dhe elektronet sekondare nga sipërfaqja e materialit të veshjes do të jonizojnë atomet avulluese dhe molekulat e gazit të mbetur, gjë që ndonjëherë ndikon në cilësinë e filmit.
(3) Avullimi i ngrohjes me induksion me frekuencë të lartë
Avullimi i ngrohjes me induksion me frekuencë të lartë është vendosja e enës së avullimit me materialin e veshjes në qendër të spirales spirale me frekuencë të lartë, në mënyrë që materiali i veshjes të gjenerojë rrymë të fortë vorbull dhe efekt histerezi nën induksionin e fushës elektromagnetike me frekuencë të lartë, e cila bën që shtresa e filmit të nxehet derisa të avullohet dhe të avullohet. Burimi i avullimit në përgjithësi përbëhet nga një spirale me frekuencë të lartë e ftohur me ujë dhe një enë avullimi grafiti ose qeramike (oksid magnezi, oksid alumini, oksid bori, etj.). Furnizimi me energji me frekuencë të lartë përdor një frekuencë prej dhjetë mijë deri në disa qindra mijë Hz, fuqia hyrëse është disa deri në disa qindra kilovat, sa më i vogël të jetë vëllimi i materialit të membranës, aq më e lartë është frekuenca e induksionit. Frekuenca e spirales së induksionit zakonisht bëhet nga tub bakri i ftohur me ujë.
Disavantazhi i metodës së avullimit të ngrohjes me induksion me frekuencë të lartë është se nuk është e lehtë të rregullohet mirë fuqia hyrëse, por ka avantazhet e mëposhtme.
①Shkallë e lartë avullimi
② Temperatura e burimit të avullimit është uniforme dhe e qëndrueshme, kështu që nuk është e lehtë të prodhohet fenomeni i spërkatjes së pikave të veshjes, dhe gjithashtu mund të shmanget fenomeni i vrimave në filmin e depozituar.
③ Burimi i avullimit ngarkohet një herë, dhe temperatura është relativisht e lehtë dhe e thjeshtë për t'u kontrolluar.
Koha e postimit: 28 tetor 2022