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Deposizione di Film sottili


Deposizione di Film sottili


Evaporazione termica
Evaporazione termica è probabilmente il più semplice processo di physical vapor deposition (PVD) per la produzione di film sottili, in cui origine atomi o molecole (evaporanti) ricevono energia termica dal sistema di riscaldamento per formare la fase vapore e successivamente condensare su un substrato. Questo processo coinvolge entrambi vaporizzazione quando un solido si scioglie prima e poi si trasforma in vapore o sublimazione quando trasformazione solido-vapore si verifica direttamente. Tassi di deposizione alta, alta condizione di vuoto e applicabilità generale a tutte le classi di materiali sono le ragioni principali per la popolarità di questa tecnica.

Ci sono generalmente due tipi di evaporazione fonti ― riscaldato elettricamente e riscaldati a fascio di elettroni. Fonte di evaporazione riscaldati elettricamente si basa sul riscaldamento con riscaldamento a resistenza o induzione, che riscaldano l'intera evaporants alla sua temperatura di evaporazione di Joule. Le fonti possono avere configurazioni molto diverse come filo fonti, fonti di foglio, forni sublimazione e fonti di crogiolo. Una questione chiave con tali fonti di evaporazione è di non contaminare, reagire con o in lega con il evaporants, o il rilascio di gas a temperatura di evaporazione.

In questo rispetto, come pure l'assorbimento di energia, riscaldamento del elettrone-fascio diventa certamente la tecnica di evaporazione preferito. Nel e-fascio elettroni di evaporazione sono thermionically emessa da filamenti riscaldati, accelerati da un potenziale negativo sul catodo e diretto alla carica evaporanti a terra potenziale a causa della presenza di un campo magnetico trasversa. La purezza dell'evaporanti è assicurata perché solo una piccola quantità della carica si scioglie o sublimes affinché il crogiolo efficace è il materiale di unmelted teschio circondato.

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Sputtering
Invece di evaporazione termica che è causato dall'assorbimento di energia termica, gli atomi possono anche lasciare una solida fonte di materiale per mezzo di sputtering, bombardamento di superficie i. e. con particelle energetiche. Simile a evaporazione gli atomi emessi nel processo di sputtering viaggiano attraverso una riduzione della pressione ambiente e depositare in modo atomico su un substrato. Il materiale di origine, anche chiamato target, funge da catodo, a cui è collegato un alimentatore DC o RF, considerando che il substrato funge da anodo, che può essere mobile, a terra o prevenuto.

Dopo la camera a vuoto è riempita con un gas di lavoro, in genere argon, una scarica elettrica (plasma) può essere avviata mediante l'applicazione di una tensione tra il catodo e l'anodo. Il gas ionizzato positivamente atomi nel plasma sono accelerati verso il bersaglio a causa del potenziale scendono in prossimità della superficie obiettivo e sciopero fuori atomi che passano attraverso il plasma e condensano sul substrato per formare il film sottile desiderato.

Ci sono diverse varianti di sputtering processo, vale a dire DC, RF, reattiva e magnetron sputtering. Questi termini sono tuttavia informazioni su diversi aspetti e ciò che in pratica usato solitamente sono ibridi di loro. Ci sono una serie di vantaggi della tecnica sputtering. Ad eccezione di tasso alto e grande area consente anche deposizione di leghe e materiali compositi con elementi aventi pressione di vapore molto differenti. I film mostrano in generale bassa rugosità superficiale, ad alta densità, alta omogeneità laterale e buona adesione al substrato.

Inoltre, obiettivi sputtering di quasi tutti i materiali tecnici sono oggi disponibili in commercio, non importa di metalli, semiconduttori o ossidi, fluoruri, boruri e nitruri. Questi materiali possono essere fabbricati normalmente in una varietà di forme, ad esempio come dischi circolari e rettangolari o come toroidi. Queste proprietà rendono sputtering una tecnica molto popolare sia per la ricerca scientifica e produzione industriale.


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Magnetron sputtering

Magnetron sputtering utilizza magneti per intercettare gli elettroni sopra il materiale caricato negativamente destinazione quindi non sono liberi di bombardare il substrato, impedendo l'oggetto da rivestire dal surriscaldamento o essere danneggiato e consentendo una velocità di deposizione a film sottile più velocemente. Sistemi di magnetron Sputtering in genere sono configurati come "In-line" dove i substrati viaggiano dal materiale bersaglio su un certo tipo di nastro trasportatore, o circolare per applicazioni più piccole. Usano diversi metodi di indurre lo stato ad alta energia tra cui corrente continua (DC), corrente alternata (AC) e fonti magnetron radio frequenza (RF).

Rispetto alla evaporazione termica che utilizza temperature di riscaldamento più convenzionale, Sputtering avviene in plasma "quarto stato di natura" ambiente con temperature molto più alta ed energie cinetiche permettendo una sottile pellicola molto più pura e più precisa deposizione a livello atomico.Quale approccio è la scelta giusta per il vostro sistema di rivestimento deposizione film sottili specifico ha bisogno può dipendere da molti fattori complessi - e più di un approccio può essere adottato per raggiungere le estremità simili.  Hai sempre voglia di ottenere l'aiuto di ingegneria di vuoto competente esperti per valutare le vostre esigenze e offrirvi un risultato ottimale al miglior prezzo.



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Laser pulsato deposizione
Laser pulsato deposizione (PLD) è un altro processo PVD, che diventa sempre più attraente al giorno d'oggi per la crescita di film sottili epitassiali di alta qualità. Originalmente è stato classificato come una variante non convenzionale del processo di evaporazione, poiché PLD coinvolge anche vaporizzazione di materiali tranne il "sistema di riscaldamento" è una fonte di laser ad alta potenza. Al giorno d'oggi il PLD è piuttosto considerata come una tecnica di deposizione individuale a causa della sua sostanza differenza nella configurazione e applicazione rispetto ad evaporazione.

Nei dati PLD forniti materiali di processo vengono rimossi da un target solido di laser pulsato ad alta potenza, solitamente con lunghezza d'onda ultravioletta. Il processo di ablazione produce un pennacchio del plasma transitoria, molto luminosa che contiene colori neutri, ioni, elettroni ecc. Il pennacchio del plasma si espande dalla superficie del bersaglio e interagisce con l'atmosfera della camera fino a raggiungere il substrato, dove sono depositati i film. Diversi vantaggi rendono PLD una tecnica favorevole per la coltivazione dielettrici e superconduttori. Ha la capacità di trasferimento altamente stechiometrico di materiali dalla destinazione al substrato, che permette la crescita di film complessi multicomponente con piccoli pezzi di materiale alla rinfusa. Inoltre, l'utilizzo di energia esterna provoca un processo estremamente pulito con gas di fondo essendo inerte o reattivo.

Epitassia di fase vapore metallo-organici
Al lato dei processi PVD summenzionate, deposizione chimica da vapore (CVD) è inoltre una tecnica ampiamente utilizzata per la crescita di film sottili. Invece di trasferimento di materiale da fase condensata evaporanti o destinazione, CVD utilizza reagenti gassosi (precursori) a pressione moderata per la formazione di film sottile.

CVD è un processo complesso e coinvolge generalmente diversi passaggi sequenziali. Durante il processo il substrato è posto sotto flusso di gas costante dei precursori. Reazioni chimiche in fase gassosa producono nuove specie reattive e sottoprodotti nella zona di reazione. Questi reagenti iniziali ed i loro prodotti vengono poi trasportati alla superficie del substrato mediante adsorbimento chimico o fisico. Reazioni eterogenee tra questi reagenti vengono catalizzate dalla superficie e portano alla nucleazione e crescita di film. Volatile sottoprodotti delle reazioni superficiali lasciano la superficie di desorbimento e vengono trasportati lontano dalla zona di reazione.

Tra un processi CVD differenti varietà, epitassia di fase vapore metallo-organici (MOVPE), chiamato anche la deposizione di vapore chimico metallo-organici (MOCVD), diventa al giorno d'oggi la tecnica dominante per la fabbricazione di dispositivi optoelettronici basati su semiconduttori compound.



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