Evaporación de haz de electrones

- May 06, 2019-

Evaporación de haz de electrones

 

Tecnología de evaporación - Evaporación por haz de electrones

 

Recubrimiento de evaporación al vacío: proceso en el que un material sólido se calienta en un entorno de alto vacío para sublimar o evaporar y depositar sobre un sustrato específico para obtener una película.

Clasificación de la tecnología de evaporación al vacío:

Resistencia a la evaporación térmica.

2. Evaporación de haz de electrones.

3. Evaporación por inducción de alta frecuencia.

4. Evaporación del rayo láser.

Un método de evaporación por calentamiento por resistencia que se usa comúnmente es colocar el material a evaporar en un dispositivo de calentamiento por resistencia, y el calentamiento por resistencia en el circuito suministra el calor de evaporación para vaporizar el material a depositar. En este método, los materiales de calentamiento de soporte comúnmente usados son metales refractarios como el tungsteno, el tantalio y el molibdeno, todos los cuales tienen características de alto punto de fusión y baja presión de vapor. El material de calentamiento de soporte generalmente toma la forma de un filamento o una lámina.

Como se muestra, el dispositivo de calentamiento está hecho de alambre delgado de tungsteno / molibdeno (0.05-0.13 cm de diámetro). El evaporante se coloca directamente en el dispositivo de calentamiento de filamento. Cuando se calienta, el evaporador moja el cable de resistencia y es soportado por la tensión superficial. Un cable típico con múltiples hilos proporciona un área de superficie más grande que un solo hilo. Este tipo de dispositivo de calefacción tiene cuatro inconvenientes principales:

(1) Solo se pueden utilizar para la evaporación de metales o ciertas aleaciones:

(2) Solo una cantidad limitada de material evaporado se evapora durante un cierto período de tiempo:

(3) Al calentar, el material de evaporación debe humedecer el cable de resistencia:

(4) Una vez calentados, estos filamentos eléctricos se vuelven quebradizos y se romperán si no se manipulan adecuadamente.

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La lámina cóncava está hecha de una lámina de tungsteno, tántalo o molibdeno y tiene un grosor que oscila generalmente entre 0,005 y 0,015 pulgadas. Este dispositivo de fuente de evaporación es más adecuado cuando solo hay una pequeña cantidad de material de evaporación. Cuando se calientan al vacío, el tungsteno, el tantalio o el molibdeno se vuelven quebradizos, especialmente cuando se alean con el material de evaporación.

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Las principales desventajas de la evaporación eléctrica de calefacción yang son:

(1) El crisol de soporte y el material reaccionan con el evaporante.

(2) Es difícil obtener una temperatura suficientemente alta para evaporar materiales dieléctricos como A1203, Ta2O5, TiO2 y similares.

(3) La tasa de evaporación es baja.

(4) La aleación o compuesto se descompondrá cuando se caliente.

 

Evaporación con haz de electrones: un método en el que un material de evaporación se coloca en un crisol enfriado con agua y se calienta directamente con un haz de electrones para vaporizar el material de evaporación y se condensa sobre el sustrato para formar una película delgada.

La desventaja de la evaporación mediante calentamiento por resistencia es que el método no es adecuado para la evaporación de sustancias de alta pureza o de alto punto de fusión, y la evaporación por haz de electrones puede superar esta deficiencia de la evaporación de resistencia, y por lo tanto el calentamiento por haz de electrones se ha convertido en una evaporación de alto punto de fusión. Cine y alta pureza. Un método importante de la película. En la tecnología de evaporación de haz de electrones, un haz de electrones se acelera después de pasar un campo eléctrico de 5-10 kV.

Finalmente centrarse en la superficie del material a evaporar. Cuando el haz de electrones alcanza la superficie del material a evaporar, los electrones perderán rápidamente su energía, transfiriendo la energía al material a evaporar para fundir y evaporar, es decir, la superficie del material a evaporar se calienta directamente. por el haz de electrones en colisión. El método de calentamiento es muy diferente.

Dado que el material que se evapora en contacto con el crisol que contiene el material a evaporar permanece sólido durante todo el proceso de deposición de evaporación, se minimiza la posibilidad de que el material a evaporar reaccione con el crisol. La evaporación de materiales en crisoles enfriados por agua directamente por calentamiento con haz de electrones es un método común en la evaporación de haz de electrones. Para la evaporación de materiales activos, especialmente materiales refractarios activos, es necesario enfriar con agua el crisol. Al enfriar con agua, se puede evitar la reacción entre el material de evaporación y la pared del crisol, por lo que se puede preparar una película de alta pureza.

 

En el sistema de evaporación de haz de electrones, el dispositivo que genera el haz de electrones se convierte en un cañón de electrones. De acuerdo con los diferentes métodos de enfoque electrónico, la pistola de electrones se puede dividir en una pistola de anillo, una pistola recta y una pistola electrónica.

 

La pistola anular emite un haz de electrones desde un cátodo en forma de anillo, que se desvía por el anillo del cátodo y luego golpea el 坩 埚 (

El material se evapora en el ánodo, como se muestra en la sección estructural. La estructura tipo pistola de aros es simple, costo

Bajo, fácil de usar. Sin embargo, debido a que el cátodo de la pistola anular está muy cerca del ánodo, es fácil de romper.

El alambre también se contamina fácilmente; al mismo tiempo, la posición puntual del haz de electrones es fija, y es fácil de aparecer

Evaporación del pozo. Debido a que la potencia y la eficiencia de la pistola anular no son altas, se ha utilizado menos.

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Ventajas: estructura simple, bajo costo y fácil de usar.

Inconvenientes: Filamento de fácil ondulación.

La fijación del punto es propensa a la evaporación "en boxes"

La potencia y la eficiencia no son altas

 

 

Una pistola recta es una pistola de aceleración lineal axisimétrica. El haz de electrones emitido desde el filamento de calentamiento es acelerado por el ánodo y luego enfocado por un campo magnético, y luego bombardeado con el material en el crisol para fundir y evaporar. Entre ellos, la acción de la bobina de desviación xy es hacer que el haz de electrones enfocado se mueva en un rango pequeño, de modo que la posición del punto de enfoque se pueda ajustar.

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Ventajas: fácil de usar; amplio rango de potencia (de varios cientos de vatios a varios cientos de vatios secos) fácil de ajustar

Desventajas: el equipo es voluminoso, la estructura es compleja y el costo es alto: la evaporación del material de la aldea contaminará la estructura del cuerpo de la pistola, y los iones de sodio que se escapan en el filamento causarán que la película se manche.

 

La pistola electrónica es una pistola de electrones que desvía el haz de electrones en 270 ° y recibe su nombre por la forma en que la trayectoria de electrones tiene forma de "e".

El haz de electrones emitido desde el filamento es acelerado por un voltaje de polarización de varios miles de voltios y se toma

Una vez que el campo magnético se desvía 270 ° , el material que se evapora en el crisol se bombardea para fundirse y evaporarse.

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Ventajas: Evite la contaminación del filamento por el material de evaporación y la contaminación del filamento por el filamento delgado.

Alta potencia (unos 10kW). Punto de fusión alto evaporable

La energía de las partículas que se evaporan es alta, la adhesión de la película al sustrato es grande y la calidad de formación de la película es buena.

Desventajas: se requiere alto vacío y se requiere equipo de alto voltaje. La estructura del equipo es complicada, es difícil de mantener y el costo del equipo es alto.

 

Las ventajas de la evaporación del haz eléctrico son las siguientes: (1) Puede calentar directamente el material de evaporación, reducir la pérdida de calor y tiene una mayor eficiencia térmica: (2) La densidad de energía generada por el haz de electrones es grande, y el material con alta El punto de fusión (superior a 3000 ° C) puede evaporarse. , y tiene una mayor tasa de evaporación: (3) El crisol que contiene el material de evaporación está frío o enfriado con agua, lo que puede evitar la reacción del material de evaporación y la evaporación del material del recipiente, mejorando así la pureza de la película.

Las desventajas son las siguientes: (1) El dispositivo de calentamiento es complicado: (2) Las moléculas de gas residual en el espacio recto y el vapor del material parcialmente evaporado son ionizados por el haz de electrones, lo que puede afectar la estructura y las propiedades físicas de la película.


IKS-OPT2700 es una máquina de recubrimiento por evaporación de haz de electrones. Si tiene alguna pregunta, comuníquese con: iks.pvd@foxmail.com

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