Что такое устройство вакуумного осаждения паров?

Что такое устройство вакуумного осаждения паров?

Устройство вакуумного осаждения паров — это устройство, которое формирует пленку на объекте путем испарения вещества при пониженном давлении.

Устройство вакуумного осаждения паров может формировать гладкое покрытие на объекте, а толщину и состав покрытия можно контролировать.

Применение устройств вакуумного осаждения паров

Устройства вакуумного осаждения паров могут формировать пленки из различных материалов, включая металлические материалы, такие как алюминий и органические/неорганические материалы.

Устройства вакуумного осаждения паров используются для следующих целей:

• Оптические тонкие пленки (просветляющие покрытия для линз, специальные зеркала и т. д.)
• Магнитные ленты (аудио- и видеокассеты и т. д.)
• Полупроводники (органические электролюминесцентные, светодиодные, солнечные элементы и т. д.)
• Электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, полупроводниковые интегральные схемы и т. д.)
• Материалы для упаковки пищевых продуктов (например, алюминиевая напыленная пленка, используемая для пакетов для закусок и т. д.)
• Аналитические приложения (подготовка образцов)

Принцип работы устройств вакуумного осаждения паров

Роторный насос или турбомолекулярный насос используется для сброса давления в камере, испарения осаждаемого материала и его осаждения на объект на расстоянии. Пониженное давление удаляет примеси из камеры и улучшает диффузию испаряемого материала для получения гладкой пленки с хорошей адгезией.

Гальванопокрытие — это известный метод формирования пленки на поверхности материала. Разница в том, что при гальванопокрытии сырье подается из жидкой фазы, тогда как при осаждении из паровой фазы сырье подается из газовой фазы.

Типы устройств вакуумного осаждения паров

Методы осаждения, используемые в устройствах вакуумного осаждения паров, можно разделить на два типа в зависимости от способа испарения вещества: физическое осаждение паров (PVD) и химическое осаждение паров (CVD).

1. Физическое осаждение паров (PVD)

Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) — это метод формирования пленок путем испарения или сублимации испаряемых материалов с помощью физических средств, таких как нагрев. Методы нагрева включают электронный луч, резистивный нагрев, высокочастотную индукцию и лазер.

• Электронно-лучевой нагрев
  Испарение происходит путем облучения испаряемого материала, хранящегося в тигле из огнеупорных материалов, электронным пучком. Электронные пучки обладают высокой энергией и могут применяться к материалам с высокими температурами плавления.
• Нагрев сопротивлением
  Электрический ток подается на резистор, например, вольфрамовый, для генерации тепла, а испаряемый материал помещается на резистор для нагрева и испарения испаряемого материала. Поскольку повысить температуру относительно сложно, этот метод подходит для материалов с низкими температурами плавления.
• Высокочастотный индукционный нагрев
  Материал для испарения помещается в тигель с намотанной вокруг него катушкой, и через катушку пропускается ток высокой частоты для создания сильного магнитного поля. Ток, генерируемый магнитным полем, и тепло, генерируемое электрическим сопротивлением, быстро повышают температуру для испарения материала пленки.
• Лазерный нагрев
  При облучении осаждаемого материала лазером подается высокая энергия для испарения осаждаемого материала.

Методы плазмы и молекулярного пучка также используются в качестве методов физического осаждения из паровой фазы.

• Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)
  Этот метод использует вакуумное осаждение в сверхвысоком вакууме для выравнивания испаренных молекул в одном направлении, что позволяет более точно контролировать толщину и состав пленки. Скорость роста низкая и требует высокого вакуума, что делает его непригодным для более крупного оборудования и плохим для массового производства.
• Распыление
  Когда инертный газ, такой как аргон, впрыскивается в вакуум и на электрод подается напряжение, чтобы вызвать тлеющий разряд, плазматический аргон сталкивается с катодом, отталкивая атомы и молекулы на катоде. Если осаждаемый объект помещается на анод, отталкиваемые атомы осаждаются на поверхности. Методы ионизации включают постоянное напряжение тока (DC), радиочастотное переменное напряжение тока (RF-AC), магнетроны и ионные пучки.

2. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) — это метод формирования пленок путем осаждения испаряемых материалов на объект с использованием химических реакций или других химических методов. Типичные методы включают термическое CVD, оптическое CVD, плазменное CVD, органометаллическое CVD и атомно-слоевое осаждение (ALD).

• Термическое CVD
  Этот метод использует резистивно нагретую печь для создания высоких температур, через которую протекают сырьевые газы, вызывая химические реакции для формирования тонких пленок. Можно добиться относительно равномерной толщины пленки.
• Оптическое химическое осаждение из газовой фазы
  Этот метод использует ультрафиолетовые лампы или лазерные лучи для инициирования химических реакций в низкотемпературном процессе для формирования тонких пленок. Поскольку ионы не генерируются, подложка повреждается незначительно.
• Плазменное химическое осаждение из газовой фазы
  Плазменное CVD — это метод, при котором реакционная способность сырья увеличивается путем его пластификации, вызывая реакцию на мишень испарения с образованием пленки. Высококачественные пленки могут быть сформированы, поскольку тонкие пленки образуются при низких температурах. Однако оборудование является дорогим, а обслуживание сложным.
• Органометаллическое CVD
  Этот метод использует органометаллический прекурсор металла, который должен быть осажден из паровой фазы, в качестве сырья, который реагирует на мишень с образованием металлической тонкой пленки. Этот метод используется для массового производства светодиодов и других устройств, поскольку он позволяет формировать пленки с высокой скоростью, точно контролируя толщину пленки.
• Атомно-слоевое осаждение (ALD)
  При осаждении и замене нескольких типов сырья по одному за раз материалы реагируют контролируемым образом в фиксированном месте, образуя тонкую пленку с контролируемой структурой и толщиной.

В дополнение к вышесказанному были разработаны и продаются устройства вакуумного осаждения паров различных методов. Необходимо выбрать соответствующее оборудование в соответствии с применением.