Hutsezko estalduraren printzipioa agerian dago: Fundazio Teknikoa, Prozesuen Fluxua eta Industria Aplikazioa

Materialak substratuaren gainazalera metatzeko prozesua da presio baxuko ingurunean metodo fisiko edo kimikoak erabiliz, film mehea osatzeko. Teknologia honen bidez, garbitasun handiko eta zehaztasun handiko film meheen gordailua lor daiteke, optiko, elektriko, mekaniko eta bestelako propietate espezifikoak emanez. Hori dela eta, hutsezko estaldurak aplikazio balio garrantzitsua du industria modernoan. Adibidez, erdieroaleen fabrikazioan, hutsezko estaldura erabiltzen da wafers-en hainbat geruza funtzional ekoizteko; Optikaren arloan, hausnarketaren aurkako eta hausnarketa aurkako efektuak estalduraren bidez lor daitezke; Fabrikazio mekanikoan,hutsezko estalduraOsagaien higaduraren erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu dezake.

Hutsezko estalduraren oinarrizko teoria

A. hutseko teknologiaren oinarriak

1. hutsean definizioa eta neurketa

Vacuum-ek presio atmosferiko baten azpitik dagoen gas ingurune bati egiten dio erreferentzia (760 milimetro merkurio, 101325 pa). Hutsearen gradu desberdinen arabera, hutsean hutsik, hutsean, hutsean ertaineko hutsean eta ultra-altuan banatu daiteke. Hutseko titulua neurtzea presio neurgailuak erabiliz egiten da, hala nola, Maclehose Presioaren neurgailuak, pirani neurgailuak eta hode katodikoen neurgailuak.

2. Hutsik eskuratzeko metodoa

Ponpa mekanikoa: Ponpa mekanikoek mugimendu mekanikoen bidez deskargatzeko gasa, normalean bortizki ponpak eta diafragma ponpak barne. Ponpa hauek hutsean baxua eta ertaina lortzeko egokiak dira.

Ponpa molekularra: ponpa molekular batek abiadura handiko biraketa birakaria erabiltzen du, momentuz kanporatzeko gasa, hutsean altua eta ultra-altua lortzeko egokia.

TurbOmumpumularrak: ponpa turbolekularrak ponpa mekanikoen eta ponpa molekularren abantailak uztartzen ditu, etapa anitzeko pala birakariaren bidez ponpaketa eraginkorra lortuz, eta oso erabilia da hutseko sistema altuetan.

B. Filmaren fisika mehea

Zinema meheen sailkapena eta oinarrizko propietateak

Prestaketa metodoaren eta xedearen arabera, film meheak metalezko filmetan, film meheetan, eta abarretan banatu daitezke, film meheen oinarrizko propietateak lodiera, uniformetasuna, atxikimendua, gogortasuna, propietate optikoak (adibidez, eroankortasuna eta konstante dielektrikoa).

Filmaren hazkunde mehearen oinarrizko prozesua eta mekanismoa

Film meheen hazkunde prozesuak normalean nukleazio, uhartearen hazkundea, hazkunde kutsua eta geruzatua bezalako etapak biltzen ditu. Nuklea da atomoak edo molekulak substratuaren gainazalean biltzen diren hasierako fasea uharte txikiak osatzeko; Denborak aurrera egin ahala, uharte txiki horiek pixkanaka-pixkanaka-pixkanaka-pixkanaka-pixkanaka-pixkanaka lotzen dira, azkenean etengabeko film mehea osatzen dute. Hazkunde mekanismoak materialen propietateak, substratuaren gainazaleko egoera, gordailuen tenperatura eta deposizio tasa bezalako faktoreen eragina du.

C. Materialen zientziaren oinarriak

Estaldura material arruntak eta horien ezaugarriak

Estaldurako material arruntak metalak (esaterako, aluminioa, urrea, platinoa), esaterako, Silicon eta Germanium), zeramikak (aluminiozko oxidoa eta silikono nitridea, esaterako) eta material organikoak (polimeroak adibidez). Material ezberdinek propietate fisiko eta kimiko desberdinak dituzte, eta estaldura materialak hautatzerakoan, aplikazio zehatzetan duten errendimendu baldintzak kontuan hartu behar dira.

Printzipioak eta estandarrak hautatzeko materialetarako

Materialen hautapenaren printzipioak egonkortasun kimikoa, propietate mekanikoak, propietate optikoak eta propietate elektrikoak dira. Estandarrek normalean garbitasuna, partikularen tamaina, ezpurutasun edukia eta abar dakartza film meheen kalitate eta ezaugarri funtzionalak bermatzeko.

Hutseko estalduraren metodo eta printzipio nagusiak

A. Lurrunaren gordailu fisikoa (PVD)

Orokorra eta sailkapena

Vapor Fision Deposition (PVD) prozesu fisikoak materialak substratuaren gainazalera gordetzeko teknika da. Kategoria nagusiak lurruntzeko estaldura, sputtering estaldura eta ioi plaka daude.

Prozesu berariazko printzipioak eta urratsak

Lurruntze estaldura: materiala tenperatura altuan lurruntzen da eta film mehe bat substratuan metatzen du hutsezko sistema baten bidez. Bero-iturri arruntak erresistentzia berogailua eta elektroi-habe berogailua dira.

Sputtering estaldura: gas inerte ioiekin bonbardatuz, xede materialen atomoak substratuaren gainean sputtratu egiten dira film mehe bat osatzeko. Metodo arruntak DC sputtering eta rf sputtering dira.

Ion Plating: Ion iturri baten ekintzapean, material ionizatuak azkartu egiten dira substratuaren gainean gordetzeko, gogortasun handiko estaldurak prestatzeko erabiltzen dena.

Abantailak, desabantailak eta aplikazio esparrua

PVD teknologiaren abantailak film meheen dentsitatea, atxikimendu sendoa eta prozesu baxuko tenperatura dira

, baina ekipoa konplexua da eta kostua handia da. Elektronika, optika eta dekorazioko arloetan oso erabilia da metal, aleazio eta zeramikazko film finak prestatzeko.

B. Vapor Kimika Gordailua (CVD)

CVDaren oinarrizko kontzeptua

Vapor Kimikoen gordailua (CVD) film meheak substratuaren gainazal batean metatzeko teknika da erreakzio kimikoen bidez. Erreakzio-gasak erreakzio kimikoak deskonposatzen edo jasaten ditu tenperatura altuetan, gordailu sendoak sortuz.

CVD metodo desberdinak

Presio baxuko CVDa (LPCVD): presio baxuko ingurunean erreakzionatzen du, zinemaren kalitatea eta uniformetasun ona duena, erdieroaleen industriarako egokia.

Plasma hobetua CVD (PECVD): plasma erreakzio kimikoak azkartzeko eta erreakzio tenperatura murrizteko, tenperatura sentikorreko materialetarako egokia da.

Metal Organiko Lurrunaren Gordailua (MOCVD): metalezko konposatu organikoen aitzindariak erabiliz, egokia da film mehe konposatu konposatuak prestatzeko, esaterako, III-V erdieroaleentzako materialak.

Prozesuen ezaugarriak eta aplikazioaren adibideak

CVD prozesuaren ezaugarriak film trinkoak, garbitasun handia eta uniformetasun ona dira, baina tenperatura altuak eta ekipamendu konplexuak dira. Gailu erdieroaleetan, eguzki-zeluletan, estaldura optikoetan eta bestelako zelaietan erabilia.

C. Atomiko geruzaren gordailua (ALD)

Ald-en mekanismo eta urratsak

Geruza atomikoen gordailua (ALD), hain zuzen, film meheen lodiera kontrolatzen duen teknika da, txandaka, sekuradorearen gasaren eta erreakzio gasaren bidez, eta geruza atomikoen geruzaren geruzaren geruzaren gainazalaren gainazalean kokatzen da. Bere buruarekiko erreakzio mekanismo bakarrak zinemaren lodieraren kontrol zehatza egiteko aukera ematen du nanoskalera.

PVD eta CVDrekin alderatzea

PVD eta CVDarekin alderatuta, Ald-en abantailak filmaren lodieraren, uniformetasun altuaren eta egitura konplexuak estaltzeko gaitasun sendoa daude. Hala ere, gordailuen abiadura motelagoa da, zehaztasun eta uniformetasun oso altua behar duten aplikazioetarako egokia da.

Aplikazioaren ikuspegia

Ald Teknologiak aplikazio zabalak ditu, esaterako, mikroelektronika, nanoteknologia eta biomedikuntza bezalako eremuetan, hala nola, K Film Dielektriko Handiak, Nanowires eta Biosentsoreak prestatzea.

Hutseko estaldura ekipamendua eta prozesuaren fluxua

A. Hutseko estaldura ekipamendu tipikoa

Estaldura-makinaren oinarrizko egitura

Estaldura ekipamendu tipikoak hutsezko ganberak, erauzketa sistemak, berokuntza sistemak, kontrol sistemak eta estaldura-iturriak biltzen ditu. Hutseko ganbarak presio baxuko ingurunea eskaintzen du, ponpaketa sistema hutsean lortzeko eta mantentzeko erabiltzen da, estaldura-iturriak materialak eskaintzen ditu eta kontrol-sistemak prozesuko parametroak kontrolatzen ditu eta doitzen du.

Gailu mota arruntak

Lurruntze estaldurako makina: materiala lurrundu eta substratuan metatzen da, berogailuaren edo elektroi-habeen berogailuaren bidez.

Sputtering Estaldura Makina: Helburuko materialen atomoak substratuaren gainean sartzea da magnetron sputtering edo irrati maiztasuneko sputtering bidez.

Ion Plating Ekipamendua: Ioi iturri bat erabiltzea energia handiko ioi habeak sortzeko, film meheak gordetzeko, estaldura gogorrak prestatzeko erabiltzen direnak.

B. Prozesuen fluxua

Aurrez prozesatzeko prozesua

Estalduraren aurretik, substratuaren gainazala garbitu eta tratatu behar da gainazaleko kutsatzaileak eta oxido geruzak kentzeko, filmaren atxikimendua eta uniformetasuna bermatuz. Metodo arruntak ultrasoinu garbiketa, garbiketa kimikoa eta plasma garbiketa dira.

Estaldura prozesua

Estalduraren prozesuaren gakoa kontrol-parametroen optimizatzea da, hutsean, tenperatura, gasaren fluxu tasa eta deposizio tasa barne. Parametro horiek zuzenean eragiten dute filmaren kalitatea eta errendimendua.

Posta prozesatzeko prozesua

Estalduraren ondorengo filmak askotan tratamendu osteko tratamendua behar du, esaterako, estutzea eta pasibatzea, filmaren propietate fisikoak eta kimikoak hobetzeko.

C. Prozesuen kontrola eta optimizazioa

Parametroen kontrola, hala nola hutsean, tenperatura, atmosfera eta abar

Hutsaren titulua, gordailuen tenperatura eta gasaren konposizioa, hain zuzen ere, film meheen hazkunde prozesua optimizatu daiteke, eta filmen uniformetasuna eta errendimendua hobetu daitezke.

Estalduraren lodiera eta uniformetasuna kontrolatzea

Lineako jarraipen teknologiak erabiliz, hala nola kuartzozko kristalen mikrobalantzia eta jarraipen optikoa, estaldura lodiera eta uniformetasuna denbora errealean kontrolatzea eta kontrolatzea lor daiteke filmaren kalitatea ziurtatzeko.

Kalitatearen probak eta ebaluazio metodoak

Zinemaren kalitatearen detekzioak propietate fisiko, kimikoen eta mekanikoen ebaluazioa dakartza, hala nola filmaren lodiera, gainazaleko morfologia, konposizioaren azterketa, osaketa, estaldura, gogortasuna eta abar. Metodo komunak eskaneatze elektroien mikroskopia (SEM), X izpien difrakzioa (XRD) eta analisi espektroskopikoa daude.

Hutsezko estalduraren adibideak

A. Elektronika eta erdieroaleen industria

Zirkuituaren fabrikazio integratua

Hutseko estaldura teknologia zirkuitu integratuan erabiltzen da metalezko konexio geruzak, isolamendu geruzak eta babes geruzak gordetzeko. Zehaztasun handiko estalduraren prozesuak zirkuituaren errendimendua eta fidagarritasuna bermatzen ditu.

Bistaratzeko eta sentsoreetarako estaldura teknologia

Bistaratu fabrikazioan, hutsezko estaldura film eroale gardenak eta film optikoak gordetzeko erabiltzen da; Sentsoreen fabrikazioan, estaldura teknologia osagai sentikorrak eta babes geruzak prestatzeko erabiltzen da, sentsoreen sentsibilitatea eta iraunkortasuna hobetzeko.

B. Optika eta optoelektronika

Film mehe optikoen motak eta aplikazioak

Film mehe optikoek film islatzaileak, film islatzaileak, filma iragazkiak eta film islatzaileak dira. Filmen lodiera eta propietate optikoak kontrolatuz, ondorio optiko espezifikoak lor daitezke, hala nola hausnarketa murriztea, transmisio hobetzea eta iragazketa selektiboa.

Estaldura aplikatzea laserretan eta gailu optikoetan

Laserretan eta gailu optikoetan, hutsezko estaldura teknologia errendimendu handiko ispilu, leiho eta lenteak fabrikatzeko erabiltzen da, sistema optikoen eraginkortasuna eta egonkortasuna hobetzeko.

C. Aplikazio mekaniko eta babesgarriak

Estaldura gogorra eta higaduraren estaldura

Estaldura gogorrak eta higadurarekiko estaldurak hutsezko estalduraren teknologiaren bidez prestatzen dira eta oso erabiliak dira tresnetan, moldeetan eta pieza mekanikoetan higadura erresistentzia eta zerbitzu bizitza hobetzeko.

Korrosioaren aurkako estaldurak aplikatzea

Korrosioaren aurkako estaldurak korrosioarekiko erresistentzien material geruza gordetzen du, hala nola kromo eta titanioa, metalezko gainazalean, hutsezko estalduraren teknologiaren bidez, bere korrosioarekiko erresistentzia hobetzeko eta ekipoen zerbitzuaren bizitza zabaltzeko.

D. Sortzen ari diren eremuetan aplikazioak

Hutsezko estaldura nanoteknologian

Nanoteknologian, hutsezko estaldura nanoeskaleko egiturak eta film meheak prestatzeko erabiltzen da, hala nola nanowires, nanopartikulak eta puntu kuantikoak, esaterako, elektronika, optoelektronika eta katalisi gisa aplikatutako arloetan aplikatuta.

Aplikazio biomedikoak

Hutseko estaldura teknologia aplikazio biomedikoetan erabiltzen da, filmak, sentsoreak eta gailu medikoko gainazaletan estaldura funtzionalak fabrikatzeko, haien errendimendua eta segurtasuna hobetuz.