Вакуумное напыление

Вакуумная камера алюминирования в обсерватории Мон-Мегантик, используемая для повторного покрытия зеркал телескопа.

Вакуумное осаждение — это группа процессов, используемых для нанесения слоев материала атом за атомом или молекула за молекулой на твердую поверхность. Эти процессы происходят при давлениях значительно ниже атмосферного давления (т.е. вакууме ). Осажденные слои могут иметь толщину от одного атома до миллиметров, образуя автономные структуры. Можно использовать несколько слоев различных материалов, например, для формирования оптических покрытий . Процесс можно оценить по источнику пара; При физическом осаждении из паровой фазы используется жидкий или твердый источник, а при химическом осаждении из паровой фазы используется химический пар.

Описание

Вакуумная среда может служить одной или нескольким целям:

• уменьшение плотности частиц так, чтобы длина свободного пробега при столкновении была большой
• снижение плотности частиц нежелательных атомов и молекул (загрязнений)
• обеспечение плазменной среды низкого давления
• обеспечение средств контроля состава газа и пара
• обеспечение средств управления массовым потоком в камеру обработки.

Конденсирующиеся частицы могут генерироваться различными способами:

• термическое испарение
• распыление
• катодно-дуговое испарение
• лазерная абляция
• разложение химического прекурсора из паровой фазы, химическое осаждение из паровой фазы

При реактивном осаждении осаждаемый материал реагирует либо с компонентом газовой среды (Ti + N → TiN), либо с соосаждаемым веществом (Ti + C → TiC). Плазменная среда способствует активации газообразных частиц (N ₂ → 2N) и разложению химических паров-прекурсоров (SiH ₄ → Si + 4H). Плазму также можно использовать для подачи ионов для испарения путем распыления или для бомбардировки подложки для очистки распылением и для бомбардировки осаждаемого материала с целью уплотнения структуры и настройки свойств ( ионное осаждение ).

Типы

Когда источником пара является жидкость или твердое вещество, этот процесс называется физическим осаждением из паровой фазы (PVD). Когда источником является химический прекурсор из паровой фазы, этот процесс называется химическим осаждением из паровой фазы (CVD). Последний имеет несколько вариантов: химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (LPCVD), химическое осаждение из паровой фазы с плазменным усилением (PECVD) и CVD с плазмой (PACVD). Часто в одних и тех же или связанных технологических камерах используется комбинация процессов PVD и CVD.

Приложения

• Электропроводность : металлические пленки , резисторы , прозрачные проводящие оксиды (TCO), сверхпроводящие пленки и покрытия.
• Полупроводниковые приборы: полупроводниковые пленки, электроизоляционные пленки.
• Солнечные батареи
• Оптические пленки: антибликовые покрытия , оптические фильтры.
• Светоотражающие покрытия: зеркала , горячие зеркала.
• Трибологическое покрытие: твердые покрытия, эрозионностойкие покрытия, твердые пленочные смазки.
• Сохранение и производство энергии: с низкой излучательной способностью стеклянные покрытия , покрытия, поглощающие солнечную энергию, зеркала, солнечные тонкопленочные фотоэлектрические элементы , интеллектуальные пленки.
• Магнитные пленки : магнитная запись
• Диффузионный барьер : барьеры газопроницаемости , барьеры паропроницаемости , твердого тела. диффузионные барьеры
• Защита от коррозии :
• Применение в автомобилестроении : отражатели ламп и отделка салона.
• Тиснение виниловых пластинок, производство золотых и платиновых пластинок.

Толщина менее одного микрометра обычно называется тонкой пленкой , а толщина более одного микрометра называется покрытием.

См. также

• Ионное покрытие
• Напыление
• Катодно-дуговое осаждение
• Спиновое покрытие
• Металлизированная пленка
• Молекулярное осаждение из паровой фазы

Библиография

• SVC, «Материалы 51-й ежегодной технической конференции» (2008 г.) Публикации SVC ISSN   0737-5921 (предыдущий материал доступен на компакт-диске)
• Андерс, Андре (редактор) «Справочник по плазменной иммерсионной ионной имплантации и осаждению» (2000) Wiley-Interscience ISBN   0-471-24698-0
• Бах, Ганс и Дитер Краузе (редакторы) «Тонкие пленки на стекле» (2003) Springer-Verlag ISBN   3-540-58597-4
• Буншах, Ройтан Ф (редактор). «Справочник по технологиям нанесения пленок и покрытий», второе издание (1994 г.)
• Глейзер, Ханс Иоахим «Покрытие стекла большой площади» (2000) от Ardenne Anlagentechnik GmbH. ISBN   3-00-004953-3
• Глокер и И. Шах (редакторы), «Справочник по технологии производства тонких пленок», том 1 и 2 (2002 г.) Институт физики ISBN   0-7503-0833-8 (набор из 2 томов)
• Махан, Джон Э. «Физическое осаждение тонких пленок из паровой фазы» (2000) John Wiley & Sons ISBN   0-471-33001-9
• Мэттокс, Дональд М. «Справочник по обработке физическим осаждением из паровой фазы (PVD)», 2-е издание (2010 г.) Elsevier ISBN   978-0-8155-2037-5
• Мэттокс, Дональд М. «Основы технологии вакуумного нанесения покрытий» (2003) Noyes Publications ISBN   0-8155-1495-6
• Мэттокс, Дональд М. и Вививенн Харвуд Мэттокс (редакторы) «50 лет технологии вакуумного нанесения покрытий и рост общества производителей вакуумных покрытий» (2007), Общество производителей вакуумных покрытий ISBN   978-1-878068-27-9
• Вествуд, Уильям Д. «Напыление напылением», серия книг Комитета по образованию AVS, Vol. 2 (2003) АВС ISBN   0-7354-0105-5
• Уилли, Рональд Р. «Практический мониторинг и контроль тонких оптических пленок (2007)» Willey Optical, консультанты ISBN   978-0-615-13760-5
• Уилли, Рональд Р. «Практическое оборудование, материалы и процессы для производства тонких оптических пленок» (2007) Willey Optical, консультанты ISBN   978-0-615-14397-2