Продуктова категория
Свържете се с нас

Haohai Метални Метериали Ко ООД

Haohai Titanium Ко ООД


Адрес:

Завод № 19, TusPark, Century Avenue,

Xianyang Сити, Shaanxi Pro., 712000, Китай


Тел:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


факс:

+86 29 3315 9049


Електронна поща:

info@pvdtarget.com

sales@pvdtarget.com



Телефонна линия
029 3358 2330

Технология

Начало > ТехнологияСъдържание

Изпаряване и разпрашване


Сравнение между изпарението и разпрашването


Изпаряване чрез електронен лъч

При термично изпарение по-голямата част от материала за отлагане претърпява прехода от твърдо към изпаряване чрез термично нагряване или електронно бомбардиране. След това изпареният материал се транспортира до субстрата, където се получава растежът на тънкия филм. Критичните параметри на такава технология за покритие са главно средната скорост на изпарените частици и тяхното ъглово разпределение. Базовото налягане трябва да се поддържа във високия обхват на вакуум, за да се сведе до минимум броят на ударни събития между изпаряващите частици и остатъчните газове в камерата. Високият вакуум позволява на частиците да имат достатъчно "среден свободен път" за тънкия слой да расте на нивото на субстрата. Покриването чрез изпаряване обикновено се извършва в камера, както е показана на фигура 1 по-долу. Камерата от неръждаема стомана се вакуумира с помощта на първична и вторична помпа (като например турбо помпа, както е показано в примерното изпълнение или дифузна помпа). Източникът на изпарителя е електронна сондажна глава; растежът на покритието се контролира от кварцов кристален микробаланс, който може да отчита дебелина и скорост на изпаряване. Добавя се йонно оръдие за увеличаване на плътността на покриващия материал или за подготовка на субстратите за отлагане.

PVD evaporation chamber.jpg

Фигура 1: PVD изпарителна камера



Разпределение на изпарителя: маска за еднородност

За плосък субстрат разпределението на изпарения материал зависи силно от разстоянието между източника и субстрата, който ще се покрива, както и от ъгъла между субстрата и източника на изпаряване. Зависимостта се определя от така наречения косинусов закон, поради който зависимостта от разстоянието е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, а зависимостта от ъгъла е пропорционална на косинуса на ъгъла. Докато първата може да бъде коригирана предимно чрез използване на сферичен калотот, който държи субстратите, вторият фактор изисква маска за еднородност, за да се постигне равномерно разпределение на изпарения материал върху всички субстрати.


Покривни материали с термично или електронно излъчване

Покритието чрез изпаряване на материала беше голяма стъпка в технологията на нанасяне на покритие, когато беше въведена през 30-те години. Днес тази технология позволява използването на много различни покривни материали, както е илюстрирано в таблицата по-долу:

отлагане
материали Типичен изпарител примес Степен на отлагане Температурен диапазон цена
термичен Метални материали или материали с ниска точка на топене

Au, Ag, Al, Сг, Sn, Sb, Ge, In, Mg, Ga

CdS, Pbs, CdSe, NaCI, KCI, AgCl, MgF2, CaF2, PbCl2

Високо 1 - 20 A / s - 1800 ℃ ниско
E-Beam Метал и диелектрици

Всичко над това, плюс:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, AI2O3, SiO, Si02, Sn02, Ti02, Zr02

ниско 10-100 A / s - 3000 ℃ Високо


Технология за нанасяне на разпрашване

Покритието с разпрашване, известно също като "катодно разпрашване", използва ерозивното действие на ускорените йони на повърхността на целевия материал. Тези йони имат достатъчно енергия за отстраняване (= разпрашване) на частиците на целевата повърхност. В най-простата си форма, при висок вакуум се генерира електрическо поле между анода и катодна плоча (цел), която трябва да се разпраши. С помощта на електрическо напрежение работещ газ, обикновено аргон (Ar), се йонизира, генерирайки излъчване. Тъй като целта се запазва при отрицателно напрежение, положителните Ar + йони се ускоряват към целта и "разпръскват" атомите на повърхността си. За разлика от термичното изпарение, при разпръскването частиците на мишената не се изместват от топлината, а чрез директен "импулсен трансфер" (нееластичен сблъсък) между йоните и атомите на материала, който ще се депонира. За да се постигне разпрашване на определен праг, е необходима енергия, за да се отстранят атомите от целевата повърхност и да се въведат във вакуума. Това е показано от ефективността на разпрашването S, което е съотношението на разпратения материал към Ar + йон. Процесите на разпрашаване имат много по-висока енергия от процесите на изпаряване, което означава, че разпрашеният материал обикновено е под формата на йони със способност да генерира много плътни покрития.


Магнетронът се разпрашава

Най-често използваната технология за разпрашване е магнетронното разпрашаване, при което магнитите се поставят в зоната на мишената, за да се поддържа плътността на йоните за разпрашаване много висока, което увеличава ефективността на разпрашването. По този начин е възможно да има по-висока и по-стабилна скорост на разпръскване и следователно по-бързо отлагане. Процесът на покритие с магнетронно покритие не изисква контрол на микроравнище; контролът на дебелината онлайн може да се извърши само с времето на разпрашаване: след като започне, скоростта на нанасяне на покритието зависи от магнитното поле, електрическото ускоряващо поле и налягането на газа. Ако тези параметри са постоянни, скоростта на отлагане също е стабилна и ще бъде възпроизводима при същите условия на споменатите по-горе параметри.


Следващата фигура 2 показва кръгла силиконова мишена под бомбардиране на Ar + йони. Възможно е да се види най-високата плътност на йоните (бяла светлина), която съответства на постоянното магнитно поле. Разпрашените атоми обаче ще дойдат от цялата повърхност на магнетрона.

th.jpeg

Фигура 2: Плазма от кръгова целулозна мишена под бомбардиране на аргонов йон



Реактивно разпрашване

При реактивно магнетроново разпрашване към инертен газ (например аргон) се прибавя реактивен газ (или газова смес) и взаимодейства с атомите, ерозирани от мишената по време на образуването на слоя върху субстрата. Правилното количество реактивен газ се определя от изискваните оптични характеристики на покрития материал. Филмът може да бъде под стехиометричен, стехиометричен или окислен в зависимост от количеството на реактивните газове, вкарани в покриващата камера, което води до напълно различни физични и оптични характеристики на покрития материал1. С тази технология е възможно например да се покрият слоеве с висок индекс на рефракция и нисък индекс на пречупване, като се използва само една цел.


Силиконът е един от най-интересните покривни материали. Чрез смесване на силиций с азот е възможно да се получи индекс на висок индекс на рефракция Si 3 N 4 (n≌ 2.05 @ 520 nm в насипно състояние); чрез смесването му с кислород е възможно да се получи нисък индекс на пречупване на материала Si02 (n≌ 1.46 @ 520 nm в неговата обемна форма). На фигура 3 е изобразена схема на реактивната технология на разпрашване. Азот и кислород се използват като реактивни газове; Аргон се използва за създаване на плазма и разпръскване на целта на силиций.

Reactive sputtering chamber.jpg

Фигура 3: Реактивна камера за разпрашаване



Сравнение между технологиите за изпаряване и разпрашването

Разпрашването не е метод на изпаряване. Високата енергия, включена в процеса, няма да създаде изпарени атоми, както при термично изпаряване. По-скоро създава плазма от заредени разпрашени частици с много по-голяма енергия. Сравнявайки енергията на частиците, получени чрез разпрашване и изпаряване, последните са много по-малко енергични и следователно не могат да се организират да имат висока плътност при отглеждане на тънък филм върху субстрата.


Както е илюстрирано на фигура 1, изпаряването на електронни лъчи се нуждае от помощта на йонен сноп по време на отлагането, за да се получи по-висока плътност. Тази технология се нарича Йонно асистирано отлагане (IAD). В йонния сноп се генерира плазма от инертен или реактивен газ; заредените частици от пистолета удрят нарастващия филм и увеличават плътността на филма. По-голямата плътност може да подобри механичните свойства на филма с покритие или да повиши устойчивостта на абразия от покритие. Друго ограничение на изпаряването е неговата силна зависимост от скоростта на изпаряване на изпаряващия материал, което прави невъзможно изпаряването на веществата със сложни стехиометрични или дори сплавни материали. За разлика от това Sputtering е много по-малко чувствителен към стехиометрията на мишената. Въпреки това, с разпрашване е невъзможно да се покрият флуоридни материали (като MgF2), тъй като разпрашената плазма разрушава структурата на флуоридните филми.


Поглед към офталмологичната индустрия, разпрашването сега е зряла технология за производство на AR или Mirror coated lenses. Основните му предимства са скоростта на процеса, стабилността на скоростта на отлагане, която позволява да се избегне мониторът с кварцов кристал и възможността за извършване на напълно автоматизирани процеси.


Възможността за автоматизиране се основава на следните две факти:

Тъй като разпрашването използва разпрашващ и / или реактивен газ, процесът на разпрашване не се нуждае от същото ниско ниво на вакуум като изпарението.

Разпределението не е свързано с изпарителния конус, както при процеса на изпаряване. Поради това е възможно да се реализират по-компактни камери за нанасяне на покрития, които могат да бъдат интегрирани по-лесно в автоматизирана производствена линия (заедно с генератор на лещи, полираща машина и покриващо покритие за твърдо покритие).


Горепосочените характеристики са довели до производството на много вградени системи за разпръскване за различни производствени приложения в и извън офталмологичната промишленост. Днес, както при изпаряване, комбинацията от пластмасов субстрат + твърд лак + шпакла AR покритие може да бъде настроен, за да се постигне висококачествен продукт на лещите по отношение на оптичните, механичните свойства и устойчивостта.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изготвен е много кратък преглед на най-често използваните PVD технологии. Топлинното изпарение е по-зрялата технология: тя съществува от 30-те години на 20-ти век, квалифицирани и обучени оператори са достъпни по целия свят и позволява покриване на почти всички материали, необходими за "стандартни" покрития (пример: за покриване на очни лещи). Разпрашването е по-млада технология: съществува от началото на 70-те години на миналия век и предимно се използва за приложения от висок клас (като космическа оптика). Въпреки това, днес неговите предимства се използват и за "стандартни" очни овлажнявания. Топлинното изпарение се нуждае от висок вакуум, докато разпръскването работи при по-високо налягане, което го прави лесно автоматизирана технология, която да се използва в системи за нанасяне на покритие. Скоростта на разпръскване е силно регулируема и в зависимост от технологията на генериране на плазма достига много високи и стабилни стойности с DC (= постоянен ток) или импулсна DC технология. И двете технологии за нанасяне на покритие могат да бъдат настроени, за да се получат различни физични свойства на покритите филми. Решението за използване на технологията трябва да се основава на необходимия производствен добив, разходи, брой субстрати, които трябва да бъдат покрити, вид субстрат и крайните характеристики на покритието.



Един чифт: Не

Следваща: ПРЕДИМСТВА ПРИ ПОКРИТИЕТО