Unter Vakuumverdampfungsbeschichtung, auch Verdampfung genannt, versteht man den Prozess des Verdampfens und Verdampfens des Beschichtungsmaterials (oder Filmmaterials) unter Verwendung einer bestimmten Erhitzungs- und Verdampfungsmethode unter Vakuumbedingungen, wobei die Partikel zur Oberfläche des Substrats fliegen, um dort zu kondensieren und zu verdampfen einen Film formen. Die Verdampfung ist eine frühere und weit verbreitete Dampfabscheidungstechnologie, die die Vorteile einer einfachen Filmbildungsmethode, einer hohen Filmreinheit und -kompaktheit sowie einer einzigartigen Filmstruktur und -leistung bietet. Die bei der Vakuumverdampfung verwendeten Materialien werden Verdampfungsmaterialien genannt.
Das Abscheidungsmaterial wird verdampft oder zu gasförmigen Partikeln sublimiert → gasförmige Partikel werden schnell von der Verdampfungsquelle zur Substratoberfläche transportiert → gasförmige Partikel heften sich an die Substratoberfläche, um Keime zu bilden und zu einem festen Film zu wachsen → es kommt zur atomaren Rekonstruktion des Films oder zur chemischen Bindung.
Legen Sie das Substrat in die Vakuumkammer, erhitzen Sie das Filmmaterial mittels Widerstand, Elektronenstrahl, Laser usw., um das Filmmaterial zu verdampfen oder zu sublimieren, und vergasen Sie es mit einer bestimmten Energie in Partikel (Atome, Moleküle oder Atomgruppen) ( 0.1–0.3 eV).
Die gasförmigen Partikel werden in einer linearen Bewegung schnell und kollisionsfrei zum Substrat transportiert. Ein Teil der Partikel, die die Oberfläche des Substrats erreichen, wird reflektiert, der andere Teil wird am Substrat adsorbiert und diffundiert an der Oberfläche. Es kommt zu zweidimensionalen Kollisionen zwischen abgelagerten Atomen, um Cluster zu bilden. Es kann eine kurze Zeit an der Oberfläche verbleiben, bevor es verdunstet.
Partikelhaufen kollidieren ständig mit diffundierenden Partikeln oder absorbieren einzelne Partikel oder emittieren einzelne Partikel.
Dieser Vorgang wird wiederholt. Wenn die Anzahl der aggregierten Partikel einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, wird daraus ein stabiler Kern, der dann weiterhin Partikel absorbiert und diffundiert, um allmählich zu wachsen. Schließlich entsteht durch den Kontakt und die Verschmelzung benachbarter stabiler Kerne ein kontinuierlicher Film.
Prinzip der Widerstandsverdampfung: Materialien mit einer Verdampfungstemperatur von 1000–2000 °C können durch Widerstand als Verdampfungsquelle erhitzt werden. Die Heizung erzeugt Wärme, nachdem der Widerstand aktiviert wurde, und die erzeugte Wärme sorgt dafür, dass die Moleküle oder Atome des Verdampfungsmaterials genügend kinetische Energie erhalten, um zu verdampfen.
1. Die Verdampfungsquelle ist im Allgemeinen fadenförmig (0.05–0.13 cm), einfach zu bedienen, hat günstige Verbrauchsmaterialien und ist leicht auszutauschen.
2. Das verdampfende Material muss den Heizdraht benetzen und durch Oberflächenspannung unterstützt werden. Es können nur Metalle oder Legierungen verdampft werden und der Heizdraht kann leicht spröde werden.
3. Häufig verwendete Verdampfungsquellenmaterialien sind: W, Mo, Ta, hochtemperaturbeständiges Metalloxid, Keramik- oder Graphittiegel.
Nachteile der elektrischen Mietenverdunstung: Es kann zu einer Reaktion zwischen dem Trägermaterial und dem Verdampfer kommen; Die allgemeine Arbeitstemperatur beträgt 1500 bis 1900 °C. Es ist schwierig, eine höhere Verdampfungstemperatur zu erreichen, sodass die verdampfbaren Materialien begrenzt sind. die Verdunstungsrate ist gering; Die Aufheizrate ist nicht hoch. Wenn das beim Verdampfen zu verdampfende Material eine Legierung oder Verbindung ist, kann es sich zersetzen oder eine andere Verdampfungsrate aufweisen, was dazu führt, dass die Zusammensetzung des Films von der Zusammensetzung des verdampften Materials abweicht. Bei hohen Temperaturen bilden Tantal und Gold Legierungen, Aluminium, Eisen, Nickel, Kobalt usw. bilden Legierungen mit Wolfram, Molybdän, Tantal usw. und Wolfram, Molybdän reagiert mit Wasser oder Sauerstoff unter Bildung flüchtiger Oxidgase.
Der Elektronenstrahl wird beschleunigt, nachdem er ein elektrisches Feld von 5–10 kV durchlaufen hat, und wird dann auf die Oberfläche des zu verdampfenden Materials fokussiert, und die Energie wird auf das zu verdampfende Material übertragen, um es zu schmelzen und zu verdampfen.
1. Die Verdampfung feuerfester Substanzen kann realisiert werden, und eine schnelle Verdampfung kann mit einer großen Leistungsdichte realisiert werden, um die Trennung von Legierungen zu verhindern.
2. Mehrere Tiegel können gleichzeitig aufgestellt werden und eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen können gleichzeitig oder getrennt verdampft werden;
3. Schadstofffrei. Die meisten Elektronenstrahlverdampfungssysteme verwenden magnetische Fokussierung oder magnetische Ablenkung von Elektronenstrahlen. Das verdampfte Material wird in einen wassergekühlten Tiegel gegeben, wobei das zu verdampfende Material, das mit dem Tiegel (wassergekühlter Tiegel) in Kontakt steht, fest bleibt und an der Oberfläche des Materials verdampft.
Hemmt effektiv die Reaktion zwischen dem Tiegel und dem Verdampfungsmaterial, die Möglichkeit der Reaktion zwischen dem Verdampfungsmaterial und dem Tiegel ist sehr gering, geeignet für die Herstellung hochreiner Dünnschichten und kann Dünnschichtmaterialien in den Bereichen Optik herstellen , Elektronik und Optoelektronik, wie Mo, Ta, Nb, MgF2, Ga2Te3, TiO2, Al2O3, SnO2, Si usw.; Die kinetische Energie der verdampften Moleküle ist größer und es kann ein festerer und dichterer Film erhalten werden als bei der Widerstandserwärmung.
Nachteile der Elektronenstrahlverdampfung: Sie kann das verdampfte Gas und das Restgas ionisieren, was manchmal die Qualität der Filmschicht beeinträchtigt; der Aufbau der Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung ist komplex und teuer; Die erzeugten Röntgenstrahlen haben gewisse Schäden am menschlichen Körper.
Prinzip der Laserverdampfung: Der Laser wird als Wärmequelle verwendet, und der hochenergetische Laserstrahl dringt durch das Fenster der Vakuumkammer, um das verdampfte Material bis zum Sublimationspunkt zu erhitzen, es in ein Gas umzuwandeln und es in einem Gas abzuscheiden Film.
1. berührungslose Erwärmung verwenden, Umweltverschmutzung reduzieren, Vakuumkammer vereinfachen, geeignet für die Herstellung reiner Filme unter Ultravakuum;
2. Die Wärmequelle ist sauber und weist keine Verschmutzung durch den Heizkörper auf.
3. Durch die Fokussierung kann eine hohe Leistung erzielt und Materialien mit hohem Schmelzpunkt wie Keramik und Materialien mit komplexer Zusammensetzung abgeschieden werden (sofortige Verdampfung).
4. Der Strahl ist konzentriert, das Lasergerät kann in großer Entfernung platziert werden und einige spezielle Materialfilme (z. B. hochradioaktive Materialien) können sicher abgeschieden werden.
5. Hohe Verdunstungsrate, Film hat eine hohe Haftung.
Nachteile der Laserverdampfung: Die Filmdicke ist schwer zu kontrollieren; es kann zu Überhitzung, Zersetzung und Zerstäubung von Verbindungen kommen; Die Kosten für Laserverdampfungsgeräte sind relativ hoch.
Strenge Qualitätskontrolle: Komplette Testausrüstung und -system.
Vollständige Kategorie: Abdeckung aller Metallelemente.
Verschiedene Formen: Granulat, Pulver, Flocken, Stäbe, Platten und Ringe usw.
Unterschiedliche Reinheit: Von 2N7 bis 6N5, 99.7 % bis 99.9999 % Reinheit, sogar höher.
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