Wakuum buharlandyryş örtüginiň prinsipi
1, Wakuum buharlandyrma örtüginiň enjamlary we fiziki prosesi
Wakuum buharlandyryş örtük enjamlary esasan wakuum kamerasyndan we boşaltma ulgamyndan ybarat. Wakuum kamerasynyň içinde buharlandyryş çeşmesi (ýagny buharlandyryş gyzdyryjysy), substrat we substrat çarçuwasy, substrat gyzdyryjysy, çykaryş ulgamy we ş.m. bar.
Örtük materialy wakuum kamerasynyň bugaryş çeşmesine ýerleşdirilýär we ýokary wakuum şertlerinde bugaryş çeşmesi tarapyndan gyzdyrylyp, bugaryşýar. Bug molekulalarynyň ortaça erkin aralygy wakuum kamerasynyň çyzykly ölçeginden uly bolanda, bugaryş çeşmesiniň ýüzünden çykan plýonka bugynyň atomlary we molekulalary seýrek ýagdaýlarda beýleki molekulalaryň ýa-da atomlaryň çaknyşmagy bilen päsgel berýär we gönüden-göni örtüljek substratyň ýüzüne ýetýär. Substratyň pes temperaturasy sebäpli, plýonka bug bölejikleri onuň üstünde kondensasiýalaşýar we plýonka emele getirýär.
Bugaryş molekulalarynyň we substratyň ýelmeşmegini gowulandyrmak üçin, substraty degişli gyzdyrmak ýa-da ion arassalamak arkaly işjeňleşdirip bolýar. Wakuum bugaryş örtügi materialyň bugaryşmagyndan, daşalmagyndan başlap, plýonka çökmegine çenli aşakdaky fiziki proseslerden geçýär.
(1) Energiýanyň beýleki görnüşlerini ýylylyk energiýasyna öwürmegiň dürli usullaryny ulanmak bilen, plýonka materialy belli bir möçberde (0,1-den 0,3 eV-e çenli) energiýa bilen buharlanmak ýa-da gaz bölejiklerine (atomlara, molekulalara ýa-da atom klasterlerine) sublimasiýa etmek üçin gyzdyrylýar.
(2) Gaz bölejikleri plýonkanyň ýüzünden çykýar we belli bir hereket tizliginde, esasan çaknyşmazdan, göni çyzyk boýunça substratyň ýüzüne daşalýar.
(3) Substratyň ýüzüne ýetýän gaz bölejikleri birleşip, ýadrolanýar, soňra bolsa berk fazaly plýonka öwrülýär.
(4) Plenkany emele getirýän atomlaryň täzeden guralmagy ýa-da himiki baglanyşygy.
2, Buharlandyrma arkaly gyzdyrmak
(1) Garşylykly gyzdyryş buharlanma
Garşylykly gyzdyryş bugaryş usuly iň ýönekeý we iň köp ulanylýan gyzdyryş usuly bolup, adatça ereme nokady 1500℃-den aşak bolan örtük materiallaryna, sim ýa-da list görnüşinde ýokary ereme nokady metallara (W, Mo, Ti, Ta, bor nitridi we ş.m.) degişlidir. Adatça bugaryş çeşmesiniň amatly görnüşine getirilýär, bugaryş materiallary bilen doldurylýar, elektrik togunyň Joul ýylylygy arkaly örtük materialyny eredip, bugaryp ýa-da sublimasiýa edýär. Bugaryş çeşmesiniň görnüşi esasan köp zynjyrly spiral, U görnüşli, sinus tolkunly, inçe plastinka, gaýyk, konus sebedi we ş.m. öz içine alýar. Şol bir wagtyň özünde, usul bugaryş çeşmesiniň materialynyň ýokary ereme nokadyna, pes doýgunlyk bugaryş basyşyna, durnukly himiki häsiýetlere eýe bolmagyny, örtük materialy bilen ýokary temperaturada himiki reaksiýa geçirmezligini, gowy ýylylyga çydamlylygyny, kuwwatlylygyň dykyzlygynyň kiçi üýtgemesini we ş.m. talap edýär. Ol bugaryş çeşmesinden ýokary tok kabul edip, plýonka materialyny gönüden-göni gyzdyrmak arkaly gyzdyrýar we bugaryp biler ýaly edýär ýa-da plýonka materialyny grafitden we käbir ýokary temperatura çydamly metal oksidlerinden (meselem, A202, B0) we beýleki materiallardan ýasalan tigelde goýup, bugaryş üçin gytaklaýyn gyzdyrýar.
Garşylykly gyzdyrma buharlandyrma örtüginiň çäklendirmeleri bar: oda çydamly metallaryň buhar basyşy pes, ony inçe plýonka ýasamak kyn; käbir elementler gyzdyryjy sim bilen garyndy emele getirmek aňsat; garyndy plýonkasynyň birmeňzeş düzümini almak aňsat däl. Garşylykly gyzdyrma buharlandyrma usulynyň ýönekeý gurluşy, arzan bahasy we aňsat işlemegi sebäpli buharlandyrma usulynyň giňden ýaýran ulanylyşydyr.
(2) Elektron şöhlesiniň gyzdyrylmagynyň bugarmagy
Elektron şöhlesiniň bugarmagy, örtük materialyny suw bilen sowadylýan mis tigeline goýmak arkaly ýokary energiýaly dykyzlykdaky elektron şöhlesi bilen bombardman etmek arkaly bugarmagyň usulydyr. Bugarmagyň çeşmesi elektron emissiýa çeşmesinden, elektron tizlenme güýç çeşmesinden, tigelden (köplenç mis tigelden), magnit meýdanynyň spiralyndan we sowadyjy suw toplumyndan we ş.m. ybarat. Bu enjamda gyzdyrylan material suw bilen sowadylýan tigeline goýulýar we elektron şöhlesi materialyň diňe örän kiçi bölegini bombardman edýär, galan materialyň köp bölegi bolsa tigeliň sowadyjy täsiri astynda örän pes temperaturada galýar, bu bolsa tigeliň bombardman edilen bölegi hökmünde kabul edilip bilner. Şeýlelik bilen, bugarmak üçin elektron şöhlesiniň gyzdyrylmagy usuly örtük materialy bilen bugaryş çeşmesi materialynyň arasyndaky hapalanmanyň öňüni alyp biler.
Elektron şöhlesiniň bugaryş çeşmesiniň gurluşyny üç görnüşe bölmek bolýar: göni toplar (Boules toplary), halkaly toplar (elektrik taýdan üýtgedilen) we elektron toplar (magnit taýdan üýtgedilen). Bugaryş desgasyna bir ýa-da birnäçe tigel goýup bolýar, olar bugaryp, köp dürli maddalary bir wagtda ýa-da aýratynlykda goýup bilýär.
Elektron şöhlesiniň buharlanma çeşmeleriniň aşakdaky artykmaçlyklary bar.
①Elektron şöhlesiniň bombardman bugaryş çeşmesiniň ýokary şöhle dykyzlygy, W, Mo, Al2O3 ýaly ýokary ereme nokady materiallary bugaryp bilýän garşylykly gyzdyryjy çeşmeden has ýokary energiýa dykyzlygyny alyp biler.
②Örtük materialy suw bilen sowadylýan mis tigelde ýerleşdirilýär, bu bolsa buglanma çeşmesiniň buglanmagynyň we olaryň arasyndaky reaksiýanyň öňüni alyp biler.
③Gaplama materialynyň ýüzüne gönüden-göni ýylylyk goşulyp bilner, bu bolsa ýylylyk netijeliligini ýokary we ýylylyk geçirijiliginiň we ýylylyk şöhlelenmesiniň ýitgisini pes edýär.
Elektron şöhlesi bilen gyzdyrylýan bugartma usulynyň kemçiligi, elektron tabanjasyndan çykýan esasy elektronlaryň we örtük materialynyň ýüzünden çykýan ikinji elektronlaryň bugarýan atomlary we galan gaz molekulalaryny ionlaşdyrmagydyr, bu bolsa käwagt plýonkanyň hiline täsir edýär.
(3) Ýokary ýygylykly induksiýa gyzdyryş buharlandyrmasy
Ýokary ýygylykly induksiýa gyzdyryş bugartma, örtük materialy bolan tigeliň ýokary ýygylykly spiral spiralyň merkezine ýerleşdirilmegidir, şonuň üçin örtük materialy ýokary ýygylykly elektromagnit meýdanynyň induksiýasy astynda güýçli burulma tokuny we gisterezis täsirini döredýär, bu bolsa plýonka gatlagynyň bugaryp, bugarýança gyzmagyna sebäp bolýar. Bugartma çeşmesi, adatça, suw bilen sowadylýan ýokary ýygylykly spiraldan we grafit ýa-da keramiki (magniý oksidi, alýumin oksidi, bor oksidi we ş.m.) tigelden ybarat. Ýokary ýygylykly elektrik üpjünçiligi on müňden birnäçe ýüz müň Gts-e çenli ýygylygy ulanýar, giriş güýji birnäçe ýüz kilowattdan birnäçe kilowata çenli, membrana materialynyň göwrümi näçe kiçi bolsa, induksiýa ýygylygy şonça ýokary bolýar. Induksiýa spiralynyň ýygylygy adatça suw bilen sowadylýan mis turbadan ýasalýar.
Ýokary ýygylykly induksiýaly gyzdyryş bugaryş usulynyň kemçiligi giriş kuwwatyny inçe sazlamagyň aňsat däldigi, onuň aşakdaky artykmaçlyklary bardygydyr.
①Ýokary bugaryş tizligi
②Bugarma çeşmesiniň temperaturasy birmeňzeş we durnukly, şonuň üçin örtük damjalarynyň çaýkalmagy hadysasyny döretmek aňsat däl, şeýle hem çökündi plýonkasynda iňňe deşikleriniň döremeginiň öňüni alyp biler.
③Buharlanma çeşmesi bir gezek ýüklenýär we temperatura deňeşdirme boýunça aňsat we dolandyrmak aňsat.
Ýerleşdirilen wagty: 2022-nji ýylyň 28-nji oktýabry