I. Pomen vira toplote
Evaporacijski premaz je ena od pomembnih tehnik fizikalnega naparjevanja (PVD). Njegovo osrednje načelo je segrevanje prevlečnega materiala, da se izhlapi v plinaste atome ali molekule, ki se nato odložijo na površino substrata in tvorijo tanek film. Vir toplote kot ključna komponenta, ki zagotavlja energijo, neposredno vpliva na hitrost izhlapevanja, kakovost filma (kot so enotnost, gostota in čistost) in stabilnost procesa.
II. Običajni tipi toplotnih virov in značilnosti delovanja
Trenutno viri toplote, ki se običajno uporabljajo pri nanašanju izhlapevanja, v glavnem spadajo v štiri kategorije: uporovno ogrevanje, ogrevanje z elektronskim žarkom, lasersko ogrevanje in indukcijsko ogrevanje. Zaradi različnih načinov ogrevanja se ti viri toplote precej razlikujejo v energijski gostoti, natančnosti nadzora temperature in uporabljenih materialih.
1. Uporovni viri segrevanja
Uporovno segrevanje uporablja Joulovo segrevanje, ki ga ustvari tok, ki teče skozi grelni element (kot je volframova žica, molibdenov čoln, tantalova plošča itd.), za posredno segrevanje materiala prevleke. Ima preprosto strukturo, nizko ceno in je enostaven za uporabo, zaradi česar je primeren za-kovine z-nizkim tališčem (kot so aluminij, baker in srebro) in nekatere sestavljene materiale. Vendar pa je njegova gostota energije nizka, kar otežuje izhlapevanje materialov z visokim-tališčem-, grelni element pa lahko kemično reagira z materialom izhlapevanja, kar povzroči kontaminacijo filma.
2. Vir ogrevanja z elektronskim žarkom
Ogrevanje z elektronskim žarkom uporablja-hitrost elektronov za bombardiranje površine materiala prevleke in pretvarjanje kinetične energije v toplotno energijo za doseganje izhlapevanja. Ponaša se z izjemno visoko energijsko gostoto (do 10⁴-10⁶ W/cm²), kar omogoča izhlapevanje kovin z visokim-tališčem (kot so volfram, molibden in titan), keramike in ognjevarnih spojin. Ker je material neposredno bombardiran z elektronskim žarkom, se prepreči kontaminacija zaradi grelnih elementov, kar ima za posledico visoko čistost filma. Vendar pa je struktura opreme zapletena, stroški visoki in potrebni so strogi vakuumski pogoji.
3. Laserski vir ogrevanja
Lasersko segrevanje osredotoči-laserski žarek visoke moči na površino materiala prevleke, pri čemer uporablja absorpcijo svetlobe za doseganje hitrega lokalnega segrevanja in izhlapevanja. Ponuja visoko energijsko gostoto, natančna in nadzorovana ogrevalna območja ter majhno temperaturno-območje, zaradi česar je primeren za pripravo tankih filmov v nanometrskem merilu in premazovanje toplotno-občutljivih substratov. Poleg tega lasersko segrevanje ni-kontaktno in ne-onesnažuje ter lahko izhlapi različne materiale (vključno s kompozitnimi in gradientnimi materiali). Vendar pa so laserski sistemi dragi, imajo nizko učinkovitost pretvorbe energije in so odvisni od lastnosti absorpcije svetlobe materiala.
4. Indukcijski vir ogrevanja
Indukcijsko segrevanje temelji na principu elektromagnetne indukcije, ki ustvarja vrtinčne tokove v prevodnem materialu prevleke, ki povzročajo segrevanje in izhlapevanje, ali posredno segreva neprevodne materiale skozi ogret lonček. Ponuja dobro enakomernost segrevanja in visoko natančnost nadzora temperature, zaradi česar je primeren za neprekinjene postopke nanašanja premazov v masovni proizvodnji. Indukcijsko ogrevanje je brez kontaminacije elektrod in enostavno za vzdrževanje, vendar je njegova gostota energije razmeroma nizka, uporablja se predvsem za izhlapevanje materialov s srednje- do - nizkim tališčem.
III. Ključni pomisleki pri izbiri vira toplote
1. Značilnosti materiala za prevleko
- Tališče: Za materiale z nizkim tališčem (<1500℃), resistance heating is preferred; for high melting point materials (>2000 stopinj), je treba uporabiti ogrevanje z elektronskim žarkom ali laserjem.
- Kemijska reaktivnost: Visoko reaktivni materiali (kot so alkalijske kovine in redki zemeljski elementi) se morajo izogibati neposrednemu stiku z uporovnimi grelnimi elementi; zaželeno je segrevanje z elektronskim žarkom ali laserjem (brez{0}}kontaktna metoda).
- Zahteve glede čistosti: filmi visoke-čistosti so potrebni za visoko{1}}precizne optične filme in polprevodniške filme; za zmanjšanje kontaminacije zaradi grelnega elementa je priporočljivo ogrevanje z elektronskim žarkom ali laserjem.
2. Zahteve glede kakovosti filma
- Enakomernost: za veliko{0}}površinski premaz substrata je enakomernost vira toplote ključnega pomena; indukcijsko ogrevanje in ogrevanje s skenirajočim elektronskim žarkom ponujata prednosti v zvezi s tem.
- Gostota in oprijem: visoko{0}}energijski- viri toplote (elektronski žarek, laser) povzročijo večjo kinetično energijo izhlapelih delcev, kar povzroči večjo gostoto filma in oprijem med nanašanjem.
- Deposition Rate: Resistance heating offers a lower deposition rate (suitable for thin layers or slow deposition), while electron beams and lasers can achieve high-speed evaporation (>100 nm/s).
3. Ekonomika procesa
- Stroški opreme: oprema za uporovno ogrevanje je najcenejša, oprema za laser in elektronski žarek pa je dražja; izbira mora temeljiti na obsegu proizvodnje in proračunu.
- Poraba energije in učinkovitost: Indukcijsko ogrevanje in uporovno ogrevanje imata višjo učinkovitost pretvorbe energije (50%-70%), medtem ko ima lasersko ogrevanje nižjo učinkovitost (običajno < 30%).
- Stroški vzdrževanja: uporovni grelni elementi so nagnjeni k obrabi in zahtevajo pogosto menjavo; elektronske pištole in laserske glave imajo višje stroške vzdrževanja, vendar daljšo življenjsko dobo.
Zaključek
Običajne strukture za vire izhlapevanja vključujejo spiralne tuljave (primerne za nitaste materiale), pladnje -v obliki čolna (primerne za praškaste ali grudaste materiale) in stožčaste lončke (primerne za organske ali jedke materiale). Med njimi so najpogosteje uporabljeni čolni iz volframa in molibdena. Kot specializirani dobavitelj izdelkov iz ne-železnih kovin FANMETAL ne zagotavlja le teh prilagojenih komponent za vir izhlapevanja, ampak ima tudi več kot dve desetletji strokovnega znanja in izkušenj pri proizvodnji in izvozu izdelkov iz plemenitih kovin (kot so platina-iridijeva žica, elektrode ali ciljni materiali). Če imate kakršna koli vprašanja o podrobnostih tega izdelka ali poizvedbe o cenah, ne oklevajte in stopite v stik z nami na admin@fanmetalloy.com. Veselimo se vašega sporočila.
