Откриен е принципот на вакуумска облога: Техничка основа, проток на процеси и примена на индустријата

Тоа е процес на депонирање на материјали на површината на подлогата со употреба на физички или хемиски методи во околина со низок притисок за да се формира тенок филм. Преку оваа технологија, може да се постигне таложење на тенки филмови со висока чистота и висока прецизност, давајќи му специфични оптички, електрични, механички и други својства. Затоа, вакуумската обвивка има важна вредност на примената во современата индустрија. На пример, во производството на полупроводници, вакуумската обвивка се користи за производство на разни функционални слоеви на нафора; Во областа на оптиката, анти -рефлексија и анти -рефлексија ефекти може да се постигнат преку обложување; Во механичко производство,Вакуумска обвивкаможе да ја подобри отпорноста на абење и отпорноста на корозијата на компонентите.

Основна теорија на вакуумската обвивка

A. Основи на вакуумската технологија

1. Дефиниција и мерење на вакуум

Вакуумот се однесува на гасна околина под еден атмосферски притисок (760 милиметри жива, 101325 ПА). Според различните степени на вакуум, вакуумот може да се подели на низок вакуум, среден вакуум, висок вакуум и ултра-висок вакуум. Мерењето на вакуумскиот степен обично се врши со употреба на мерачи на притисок, како што се мерачи на притисок на МекЛоус, мерачи на пирани и ладни мерачи на катода.

2. Метод на стекнување вакуум

Механичка пумпа: Механички пумпи за празнење гас преку механичко движење, најчесто, вклучително и ротирачки пумпи за ване и пумпи за дијафрагма. Овие пумпи се погодни за добивање на низок и среден вакуум.

Молекуларна пумпа: Молекуларна пумпа користи голема брзина ротирачки ротор за механички да го избрка гасот, погоден за добивање на висок и ултра висок вакуум.

Turbopump: Turbomolecular Pump ги комбинира предностите на механичката пумпа и молекуларната пумпа, постигнувајќи ефикасно пумпање преку повеќестепени ротирачки лопати и широко се користи во високи вакуумски системи.

Б. физика на тенок филм

Класификација и основни својства на тенки филмови

Според методот и целта на подготовката, тенките филмови можат да се поделат на метални филмови, керамички филмови, полимерни филмови, итн. Основните својства на тенките филмови вклучуваат дебелина, униформност, адхезија, цврстина, оптички својства (како што се пренесување и рефлективност) и електрични својства (како што се спроводливост и диелектрична константа).

Основниот процес и механизмот на раст на тенок филм

Процесот на раст на тенки филмови обично вклучува фази како што се нуклеација, раст на островот, приближен и слоевит раст. Нуклеацијата е почетна фаза во која атомите или молекулите се собираат на површината на подлогата за да формираат мали острови; Како што одминува времето, овие мали острови постепено се поврзуваат во чаршафи, на крајот формирајќи континуиран тенок филм. Механизмот за раст е под влијание на фактори како што се материјални својства, состојба на површината на подлогата, температурата на таложење и стапката на таложење.

В. Основи на науката за материјали

Вообичаени материјали за обложување и нивните карактеристики

Вообичаени материјали за обложување вклучуваат метали (како што се алуминиум, злато, платина), полупроводници (како што се силикон и германиум), керамика (како што се алуминиум оксид и силикон нитрид) и органски материјали (како што се полимери). Различни материјали имаат различни физички и хемиски својства и при изборот на материјали за обложување, треба да се земат предвид нивните барања за перформанси во специфични апликации.

Принципи и стандарди за избор на материјали

Принципите на избор на материјали вклучуваат хемиска стабилност, механички својства, оптички својства и електрични својства. Стандардите обично вклучуваат чистота, големина на честички, содржина на нечистотии, итн. На материјали за да се обезбедат квалитетни и функционални карактеристики на тенки филмови.

Главните методи и принципи на вакуумска облога

A. Физичко таложење на пареа (ПВД)

Преглед и класификација

Физичкото таложење на пареата (PVD) е техника која користи физички процеси за депонирање на материјали на површината на подлогата. Главните категории вклучуваат облога за испарување, обложување на плукање и јонски позлата.

Специфични принципи и чекори на процесот

Испарувачка облога: Материјалот испарува на висока температура и депонира тенок филм на подлогата преку вакуумски систем. Вообичаени извори на топлина вклучуваат греење на отпорност и греење на електронски зрак.

Скокајќи облога: Со бомбардирање со јони на инертен гас, атомите на целниот материјал се распрснуваат на подлогата за да формираат тенок филм. Вообичаени методи вклучуваат DC Sputtering и RF Sputtering.

Јонски позлата: Под дејство на јонски извор, јонизираните материјали се забрзуваат за да се депонираат на подлогата, најчесто се користат за подготовка на облоги со висока цврстина.

Предности, недостатоци и обем на примена

Предностите на PVD технологијата вклучуваат густина на тенок филм, силна лепење и ниска температура на процесите

, но опремата е сложена и цената е голема. Погодно за подготовка на метални, легури и керамички тенки филмови, широко користени во областа на електроника, оптика и декорација.

Б. Депонирање на хемиска пареа (CVD)

Основниот концепт на CVD

Депонирање на хемиска пареа (CVD) е техника за депонирање на тенки филмови на површината на подлогата преку хемиски реакции. Реакцискиот гас се распаѓа или се подложува на хемиски реакции на високи температури, создавајќи цврсти наслаги.

Различни методи на CVD

CVD со низок притисок (LPCVD): реагира во околина со низок притисок, со висок квалитет на филмот и добра униформност, погодна за индустријата за полупроводници.

Плазма подобрена CVD (PECVD): Користење на плазма за забрзување на хемиските реакции и намалување на температурата на реакцијата, погодна за материјали чувствителни на температура.

Метална органска хемиска таложење на пареа (MOCVD): Користејќи метални органски соединенија како претходници, таа е погодна за подготовка на сложени соединенија тенки филмови, како што се III-V полупроводнички материјали.

Карактеристики на процесот и примери на апликација

Карактеристиките на процесот на CVD се густа филм, висока чистота и добра униформност, но висока температура и комплексна опрема. Широко користени во полупроводнички уреди, соларни ќелии, оптички облоги и други полиња.

В. Депонирање на атомски слој (ALD)

Уникатниот механизам и чекори на ALD

Депонирање на атомски слој (ALD) е техника која прецизно ја контролира дебелината на тенките филмови со наизменично снабдување на претходник на гас и реакција на гас и депонирање на атомски слоеви слој по слој на површината на подлогата. Неговиот уникатен механизам за самоограничување на реакцијата овозможува прецизна контрола на дебелината на филмот во нано -скалата.

Споредба со PVD и CVD

Во споредба со PVD и CVD, предностите на ALD лежат во прецизна контрола на дебелината на филмот, високата униформност и силната способност за покривање на комплексни структури. Сепак, брзината на таложење е побавна, што ја прави погодна за апликации за кои е потребна исклучително голема прецизност и униформност.

перспектива на апликација

ALD Technology има широки перспективи на апликација во полиња како што се микроелектроника, нанотехнологија и биомедицина, како што е подготовката на високи к -диелектрични филмови, наножива и биосензори.

Опрема за вакуумска облога и проток на процеси

A. Типична опрема за вакуумско обложување

Основната структура на машината за обложување

Типична опрема за обложување вклучува вакуумски комори, системи за екстракција, системи за греење, контролни системи и извори на обложување. Вакуумската комора обезбедува околина со низок притисок, системот за пумпање се користи за добивање и одржување на вакуум, изворот на обложување обезбедува материјали, а контролниот систем ги следи и прилагодува параметрите на процесот.

Заеднички типови на уреди

Машина за испарување на обложување: Материјалот се испарува и се депонира на подлогата преку загревање на отпорност или загревање на електронскиот зрак.

Машина за обложување на плукање: Атомите на целниот материјал се распрснуваат на подлогата преку плукање на магнетрон или шипување на радиофреквенцијата.

Опрема за јонска позлата: Користење на јонски извор за генерирање на високо-енергетски јонски зраци за депонирање на тенки филмови, најчесто користени во подготовката на тврди облоги.

Б. проток на процеси

Процес пред обработка

Пред облогата, површината на подлогата треба да се исчисти и пре -третира за да се отстранат површинските загадувачи и оксидните слоеви, обезбедувајќи адхезија и униформност на филмот. Вообичаени методи вклучуваат ултразвучно чистење, хемиско чистење и чистење на плазма.

Процес на обложување

Клучот за процесот на обложување е оптимизација на контролните параметри, вклучувајќи вакуум степен, температура, стапка на проток на гас и стапка на таложење. Овие параметри директно влијаат на квалитетот и перформансите на филмот.

Процес на обработка на пост

Филмот по облогата честопати бара пост-третман, како што се annealing и пасивација, за подобрување на физичките и хемиските својства и стабилноста на филмот.

В. Контрола и оптимизација на процесот

Контрола на параметрите како што се вакуумски степен, температура, атмосфера, итн.

Со прецизно контролирање на вакуумскиот степен, температурата на таложење и составот на гас, процесот на раст на тенки филмови може да се оптимизира, а униформноста и перформансите на филмовите можат да се подобрат.

Контрола на дебелината на облогата и униформноста

Со користење на технологии за набудување преку Интернет, како што се кварцен кристален микробаланс и систем за оптички мониторинг, може да се постигне мониторинг во реално време и контрола на дебелината на облогата и униформноста за да се обезбеди квалитетот на филмот.

Методи за тестирање и проценка на квалитетот

Откривањето на квалитетот на филмот вклучува проценка на физички, хемиски и механички својства, како што се дебелината на филмот, морфологијата на површината, анализата на составот, адхезија, цврстина, итн. Заеднички методи вклучуваат електронска микроскопија за скенирање (SEM), микроскопија на атомска сила (AFM), x-ray дифракција (XRD) и спектроскопска анализа.

Примери за апликација на вакуумска обвивка

A. Електроника и полупроводничка индустрија

Интегрирано производство на коло

Технологијата на вакуумско обложување се користи во интегрирано производство на колото за да се депонираат метални слоеви за интерконекција, изолациски слоеви и заштитни слоеви. Процесот на обложување со висока прецизност обезбедува перформанси и сигурност на колото.

Технологија за обложување за дисплеи и сензори

Во производството на екранот, вакуумската обвивка се користи за депонирање на транспарентни спроводливи филмови и оптички филмови; Во производството на сензори, технологијата за обложување се користи за да се подготват чувствителни компоненти и заштитни слоеви, подобрување на чувствителноста и издржливоста на сензорите.

Б. Оптика и оптоелектроника

Видови и апликации на оптички тенки филмови

Оптичките тенки филмови вклучуваат анти -рефлексивни филмови, анти -рефлексивни филмови, филмови со филтри и рефлексивни филмови. Со прецизно контролирање на дебелината и оптичките својства на филмовите, може да се постигнат специфични оптички ефекти, како што се намалување на рефлексија, подобрување на пренесувањето и селективно филтрирање.

Примена на обложување во ласери и оптички уреди

Кај ласерите и оптичките уреди, технологијата за вакуумско обложување се користи за производство на огледала со високи перформанси, прозорци и леќи, подобрување на ефикасноста и стабилноста на оптичките системи.

В. Механички и заштитни апликации

Тврда обвивка и отпорна на абење

Тешките премази и облоги отпорни на абење се подготвуваат преку технологија за вакуумско обложување и широко се користат во алатки, калапи и механички делови за подобрување на нивната отпорност на абење и услужен живот.

Примена на облоги против корозија

Обложувањата против корозија депонираат слој на материјали отпорни на корозија, како што се хром и титаниум, на металната површина преку вакуумска технологија за обложување за да ја подобри неговата отпорност на корозија и да го продолжи услужниот век на опремата.

D. Апликации во новите полиња

Вакуумска облога во нанотехнологијата

Во нанотехнологијата, вакуумската облога се користи за подготовка на нанокласни структури и тенки филмови, како што се нанови, наночестички и квантни точки, применети во полиња како што се електроника, оптоелектроника и катализа.

Биомедицински апликации

Технологијата на вакуумско обложување се користи во биомедицински апликации за производство на функционални облоги на биокомпатибилни филмови, сензори и површини на медицински уреди, подобрување на нивните перформанси и безбедност.