Fordampning

Fordampning er en fælles metode til tynd-film deposition. Kildematerialet inddampes i et vakuum. Vakuummet muliggør damp partikler til at rejse direkte til målobjektet, hvor de kondensere tilbage til en fast tilstand. Inddampning anvendes i microfabrication, og for at gøre makroskala produkter såsom metalliseret plastfolie.

Fysisk princip

Fordampning omfatter to grundlæggende processer: en varm kildemateriale fordamper og kondenserer på substratet. Det ligner den velkendte proces, hvor flydende vand vises på låget af en kogende gryde. Men det gasformige miljø og varmekilde er forskellige.

Fordampning sker i et vakuum, dvs. andre end kildematerialet dampe næsten udelukkende fjernes, før processen begynder. I højt vakuum, fordampet partikler kan rejse direkte til aflejring målet uden at kollidere med baggrunden gas. Ved en typisk tryk på 10 Pa, en 0,4-nm partikel har en gennemsnitlig frie vejlængde på 60 m. Varme genstande i evaporationskammeret, såsom opvarmning filamenter, producerer uønskede dampe, der begrænser kvaliteten af ​​vakuum.

Fordampede atomer, der kolliderer med udenlandske partikler kan reagere med dem; for eksempel, hvis aluminium er deponeret i nærvær af oxygen, vil den danne aluminiumoxid. De reducerer også mængden af ​​damp, der når substratet, hvilket gør tykkelsen vanskelig at kontrollere.

Inddampet materialer deponering uensartet hvis substratet har en ru overflade. Fordi de fordampede materiale angrebene underlaget meste fra en enkelt retning, fremspringende funktioner blokere fordampet materiale fra nogle områder. Dette fænomen kaldes "shadowing" eller "trin dækning."

Når fordampningen udføres i dårlig vakuum eller tæt på atmosfærisk tryk, den resulterende deponering er generelt ikke-ensartet og tendens til ikke at være en kontinuerlig eller glat film. Snarere vil aflejring synes fuzzy.

Udstyr

Enhver fordampning indbefatter en vakuumpumpe. Den omfatter også en energikilde, der fordamper det materiale, der skal deponeres. Der findes mange forskellige energikilder:

  • I den termiske fremgangsmåde metalmateriale tilføres på opvarmede semimetal fordampere kendt som "både" på grund af deres form. En pulje af smeltet metal former i båden hulrum og fordamper i en sky over kilden. Alternativt kildematerialet er placeret i en smeltedigel, der radiativt opvarmes af en elektrisk filament, eller det udgangsmateriale kan ophænges fra selve glødetråden.
    • Molekylær stråle epitaksi er en avanceret form for termisk fordampning.
  • I elektronstråle fremgangsmåde kilden opvarmes af en elektronstråle med en energi på op til 15 keV.
  • Flash fordampning, er en fin tråd af kildemateriale fodret kontinuerligt på en varm keramisk bar, og fordamper ved kontakt.
  • Resistiv inddampning opnås ved at lede en stor strøm gennem en resistiv wire eller folie indeholdende materialet, der skal deponeres. Varmelegemet er ofte omtalt som en "fordampning kilde". Wire typen fordampning kilder er fremstillet af wolfram tråd og kan være formet til filamenter, kurve, varmeapparater eller løkker formede punktkilder. Bådtype fordampning kilder er fremstillet af wolfram, tantal, molybdæn eller keramiske materialer af stand til at modstå høje temperaturer.

Nogle systemer montere substratet på en out-of-plane planetarisk mekanisme. Mekanismen drejer substratet samtidig omkring to akser, for at reducere shadowing.

Optimering

  • Renhed af afsatte film afhænger af kvaliteten af ​​vakuumet, og renheden af ​​kildematerialet.
  • Ved en given vakuumtryk filmen renhed vil være højere ved højere deposition, da dette minimerer den relative gasformige urenheder integration.
  • Tykkelsen af ​​filmen vil variere på grund af geometrien af ​​fordampningskammeret. Kollisioner med resterende gasser forværre uensartethed af tykkelse.
  • Wire filamenter til fordampning kan ikke deponere tykke film, fordi størrelsen af ​​glødetråden begrænser mængden af ​​materiale, der kan deponeres. Fordampning både og digler tilbyde højere mængder for tykkere belægninger. Termisk fordampning giver hurtigere fordampning satser end forstøvning. Flash fordampning og andre, som bruger digler kan deponere tykke film.
  • For at deponere et materiale, skal fordampningssystemet kunne fordampe det. Dette gør ildfaste materialer såsom wolfram svært at deponere ved metoder, der ikke bruger elektronstråle opvarmning.
  • Elektronstråle fordampning tillader stram styring af fordampningshastigheden. Således kan en elektron-beam system med flere bjælker og flere kilder deponere en kemisk forbindelse eller kompositmateriale med kendt sammensætning.
  • Trin dækning

Applikationer

Et vigtigt eksempel på en afdampningsproces er produktion af aluminiseret PET-folie emballage film i en rulle-til-rulle websystem. Ofte aluminiumslaget i dette materiale er ikke tyk nok til at være helt uigennemsigtige, da et tyndere lag kan afsættes billigere end en tyk én. Hovedformålet med aluminium er at isolere produktet fra det ydre miljø ved at skabe en barriere for passagen af ​​lys, oxygen eller vanddamp.

Fordampning er almindeligt anvendt i microfabrication at deponere metalfilm

Sammenligning med andre afsætningsmetoder

  • Alternativer til fordampning, såsom sputtering og kemisk dampaflejring, har bedre trin dækning. Dette kan være en fordel eller ulempe, afhængigt af det ønskede resultat.
  • Sputtering tendens til at deponere materialet langsommere end fordampning.
  • Katodeforstøvning bruger et plasma, som producerer mange high-speed atomer, som bombarderer underlaget og kan skade den. Fordampede atomer har en Maxwellian energifordeling, bestemmes af temperaturen af ​​kilden, hvilket reducerer antallet af højhastighedstog atomer. Men elektronstråler tendens til at frembringe røntgenstråler og omstrejfende elektroner, som hver især kan også beskadige substratet.

Anvendelse:

  • astronomiske teleskop spejl.
  • aluminium PET-folie.
  • mikro fabrikation
  0   0
Forrige artikel Diamant
Næste artikel Virgin Australia Holdings

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha