Kategorie
Kontaktujte nás

Haohai Metal Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co., Ltd.


Adresa:

Závod č.19, TusPark, Century Avenue,

Xianyang City, Shaanxi Pro., 712000, Čína


Tel:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Fax:

+86 29 3315 9049


E-mailem:

Info@pvdtarget.com

Sales@pvdtarget.com



Servisní linka
029 3358 2330

Technologie

Domů > TechnologieObsah

Tenké vrstvení filmu


Tenké vrstvení filmu


Tepelné odpařování
Tepelné odpařování je pravděpodobně nejjednodušší proces PVD (PVD) pro výrobu tenkých vrstev, ve kterých zdrojové atomy nebo molekuly (odpařující) dostávají tepelnou energii z topného systému za vzniku plynné fáze a následně kondenzují na substrátu. Tento proces zahrnuje buď odpařování, když se pevná látka nejprve roztaví a pak se transformuje na páru nebo sublimaci, když dojde přímo k transformaci tuhých par. Vysoké depozity, vysoký podtlak a obecná použitelnost pro všechny třídy materiálů jsou hlavními důvody pro popularitu této techniky.

Obecně existují dva druhy odpařovacích zdrojů - elektricky vyhřívané a vytápěné elektronovým paprskem. Elektricky vytápěný zdroj odpařování spočívá na vytápění Joule pomocí odporových nebo indukčních ohřívačů, které ohřívají všechny odpařovače na teplotu odpařování. Zdroje mohou mít velmi odlišné konfigurace, jako jsou zdroje drátu, zdroje listů, sublimační pece a zdroje kelímků. Klíčovým problémem s takovými zdroji odpařování je to, že by neměly kontaminovat, reagovat nebo slitovat s odpařovadly nebo uvolňovat plyny při teplotě odpařování.

Z tohoto hlediska a také energetického příkonu se vytápění elektronovým paprskem stane jistě preferovanou technikou odpařování. V elektronickém odpařování jsou elektrony termionicky emitovány z ohřátých vláken, urychlovány negativním potenciálem na katodě a směrovány k výparnému náboji při zemním potenciálu kvůli přítomnosti příčného magnetického pole. Čistota odpařovače je zajištěna, protože jen malé množství náplně se taví nebo sublimuje, takže účinným kelímkem je nelepaný lebkový materiál obklopený.

Themal Evaporation.jpg


Sputtering
Namísto tepelného odpařování, které je způsobeno absorpcí tepelné energie, mohou atomy také zanechat pevný zdrojový materiál pomocí rozprašování, tj. Bombardování povrchu s energetickými částicemi. Podobně jako v případě odpařování, vyzařované atomy v procesu rozprašování procházejí atmosférou sníženého tlaku a atomicky se ukládají na substrátu. Zdrojový materiál, nazývaný také cíl, slouží jako katoda, ke které je připojen stejnosměrný nebo RF zdroj energie, zatímco substrát slouží jako anoda, která může být plovoucí, uzemněná nebo zkreslená.

Po vakuové komoře se naplní pracovní plyn, typicky argon, může být zahájen elektrický výboj (plazma) aplikací napětí mezi katodou a anodou. Pozitivně ionizované atomy plynů v plazmě se zrychlují směrem k cíli kvůli potenciálnímu poklesu v blízkosti cílové plochy a vyrazí atomy, které procházejí plazmou a kondenzují na substrátu za vzniku požadovaných tenkých vrstev.

Existuje několik variant rozprašování, jmenovitě DC, RF, reaktivní a magnetronové rozprašování. Tyto pojmy se však týkají různých aspektů a v praxi se obvykle používají jejich hybridy. Existuje řada výhod technikou naprašování. Kromě vysoké rychlosti a velké plochy umožňuje také ukládání slitin a kompozitů s díly, které mají velmi rozdílný tlak par. Filmy vykazují obecně nízkou drsnost povrchu, vysokou hustotu, vysokou laterální homogenitu a dobrou přilnavost k substrátu.

Navíc jsou dnes komerčně dostupné komerčně dostupné rozprašovací cíle téměř všech technických materiálů, bez ohledu na kovy, polovodiče nebo oxidy, fluoridy, boridy a nitridy. Tyto materiály mohou být obvykle vyráběny v různých tvarech, například jako obdélníkové a kruhové disky nebo jako toroidy. Tyto vlastnosti dělají rozprašování velmi populární technikou jak pro vědecký výzkum, tak pro průmyslovou výrobu.


magnetron-sputtering-technology-metallization-textile-materials-technical-illustration-closeup.png


Magnetronové rozprašování

Magnetronové rozprašování používají magnety k zachycení elektronů přes záporně nabitý cílový materiál, takže nemají možnost bombardovat substrát, zabraňovat tomu, aby předmět byl potažen přehřátím nebo poškozen a umožnil tak rychlejší ukládání tenkých vrstev. Magnetronové rozprašovací systémy jsou typicky uspořádány jako "In-line", kde substráty procházejí cílovým materiálem na nějakém typu dopravního pásu nebo kruhové pro menší aplikace. Používají několik způsobů indukce vysokoenergetického stavu, včetně stejnosměrného proudu, střídavého proudu (AC) a magnetronových zdrojů s vysokou frekvencí (RF).

Ve srovnání s teplotním odpařováním, které využívá běžnější teploty ohřevu, dochází k rozprašování v plazmovém prostředí "čtvrtého stavu přírody" s mnohem vyššími teplotami a kinetickými energiemi, což umožňuje mnohem čistší a přesnější depozici tenkého filmu na atomové úrovni. Který přístup je tou správnou volbou pro konkrétní potřeby potahování nátěrového systému tenkých vrstev může záviset na mnoha složitých faktorech - a lze dosáhnout více než jednoho přístupu k dosažení podobných cílů. Vždy potřebujete pomoc kompetentního odborníka v oblasti vakuového inženýrství, abyste posoudili své přesné potřeby a nabídli vám optimální výsledek za nejlepší cenu.



Magnetron sputtering.jpg


Impulsní laserová depozice
Impulsní laserová depozice (PLD) je dalším PVD procesem, který se dnes stává stále atraktivnějším pro rostoucí vysoce kvalitní epitaxní tenké filmy. Původně byla klasifikována jako nekonvenční varianta procesu odpařování, neboť PLD zahrnuje také odpařování materiálů, kromě "topného systému", který je vysoce výkonným laserovým zdrojem. V současné době se PLD spíše považuje za techniku individuálního ukládání v důsledku jejího podstatného rozdílu v konfiguraci a aplikaci ve srovnání s odpařováním.

V procesu PLD jsou materiály odváděny od pevného cíle vysoce výkonným impulsním laserem, obvykle s ultrafialovou vlnovou délkou. Proces ablace produkuje přechodný, vysoce svítivý plazmový oblak, který obsahuje neutrály, ionty, elektrony atd. Plazmový oblak se rozkládá od cílové plochy a interaguje s komorovou atmosférou, dokud nedosáhne substrátu, kde jsou filmy uloženy. Několik výhod činí PLD příznivou technikou pro pěstování dielektrik a supravodičů. Má schopnost vysoce stechiometrického přenosu materiálů z povrchu do substrátu, což umožňuje růst komplexních vícesložkových filmů s malými kusy sypkého materiálu. Použití externí energie navíc vede k extrémně čistému procesu, přičemž pozadí je buď inertní nebo reaktivní.

Epitaxa kov-organická plynná fáze
Vedle výše uvedených postupů PVD je také chemicky velmi používaná technika pro růst tenkých vrstev chemická depozice párou (CVD). Namísto přenosu materiálu z odpařovače kondenzované fáze nebo z cíle používá CVD plynné reaktanty (prekurzory) při mírném tlaku pro tvorbu tenkého filmu.

CVD je komplexní proces a zahrnuje obecně několik postupných kroků. Během procesu se substrát umístí pod konstantní plynový proud prekurzorů. Chemické reakce v plynné fázi produkují v reakční zóně nové reaktivní druhy a vedlejší produkty. Tyto počáteční reaktanty a jejich produkty jsou potom transportovány na povrch substrátu chemickou nebo fyzikální adsorpcí. Heterogenní reakce mezi těmito reakčními látkami jsou povrchově katalyzovány a vedou k nukleaci a růstu filmu. Prchavé vedlejší produkty povrchových reakcí opouštějí povrch desorpcí a jsou odváděny z reakční zóny.

Mezi různými různými postupy CVD se kovová organická epitaxa v plynné fázi (MOVPE), nazývaná také chemická kovová depozice kovů (MOCVD), stává dnes dominantní technikou pro výrobu optoelektronických zařízení založených na složených polovodičích.