Pengantar Teknologi Lapisan Vakum atau Lapisan Tipis 9 November 2020
Vacuum Coating - juga disebut 'Thin Film Technology'; atau Physical Vapor Deposition (PVD) - mewakili bagian yang mengesankan di antara berbagai aplikasi teknologi vakum. Dalam postingan blog ini, kami membagikan gambaran umum tentang perkembangan sejarah, berbagai prinsip dasar yang mendasari pembuatan film tipis, dan tata letak umum perangkat pelapisan.
Apa yang dimaksud dengan film tipis?
Film tipis adalah lapisan bahan pada permukaan dengan ketebalan jauh di bawah nanometer dan hingga mikrometer. Ada beberapa alasan untuk melapisi perangkat dengan film tipis. Berikut beberapa contohnya:
- Film pelindung untuk mencegah korosi
- Lapisan dekoratif pada perhiasan atau fitting kamar mandi
- Perlindungan keausan pada alat
- Beberapa lapisan untuk meningkatkan sifat optik lensa oftalmik
- Produksi semikonduktor atau sel surya
- Produksi panel sentuh
- Head-up display di industri otomotif
- Kaca spion lampu reflektor
- Foil kemasan untuk menjaga kesegaran
- Kaca arsitektur untuk insulasi termal
- Daktiloskopi
Daftar ini tidak lengkap, dan aplikasi baru terus muncul
Sejarah teknologi pelapisan
Meskipun ilmu dan teknologi ini menarik dan berkembang saat ini, asal-usulnya berasal dari eksperimen yang berlangsung lebih dari 150 tahun yang lalu, ketika W.R. Grove pertama kali mengamati efek sputtering pada tahun 1852 dan Michael Faraday menyelidiki evaporasi arc membentuk film pada tahun 1857.
Pada awal abad ke-20, dasar-dasar teknik pelapisan yang berbeda diselidiki dan produk berlapis komersial pertama, seperti reflektor aluminium atau resistor film tipis, diperkenalkan ke pasar pada tahun 1930-an. Setelah WW2, teknologi booming.
Kondisi vakum untuk teknologi film tipis
Saat ini, kami membedakan berbagai teknik yang digunakan untuk menyimpan lapisan lapisan tipis pada substrat menjadi Physical Vapor Deposition (PVD) atau Chemical Layer Deposition (CVD). Vakum memainkan peran penting dalam PVD yang memerlukan vakum tinggi. Vakum juga merupakan bagian dari sebagian besar aplikasi CVD.
Teknologi paling matang adalah evaporasi termal. Sebuah bahan meleleh dan menguap pada suhu tinggi dan uap didepositkan pada target. Suhu yang diperlukan dapat diambil dari grafik di bawah ini.
Tekanan uap saturasi dari berbagai logam
Penguapan dapat dicapai dengan memanaskan kawat secara listrik atau menyimpannya dalam krusibel bahan dengan titik leleh yang jauh lebih tinggi. Cara lain adalah melelehkannya dengan menggunakan sinar elektron.
Dalam kedua kasus, vakum tinggi dari 10-07 hingga 10-05 mbar diperlukan selama proses pelapisan, tergantung pada ukuran ruang vakum dan kualitas lapisan yang diperlukan. Alasannya:
Untuk memastikan jalur bebas rata-rata atom yang menguap jauh lebih panjang daripada jarak dari sumber ke target. Hal ini memastikan bahwa atom tiba tanpa tersebar oleh molekul gas sisa.
Untuk menyediakan permukaan yang bersih. Jika tidak, atom yang menguap tidak akan menempel dengan baik dan akan membentuk lapisan yang tidak stabil.
Cara lain untuk melapisi sampel adalah dengan sputtering. Sputter deposition menggunakan material target yang dibombardir oleh ion yang dipercepat keluar dari plasma. Gas plasma yang paling umum digunakan adalah Argon. Ion Argon memercik atom materi target yang melapisi substrat. Karena energi atom sputter yang lebih tinggi, atom tersebut menempel lebih baik daripada jika diterapkan melalui evaporasi termal. Namun, sputter deposition memerlukan rekayasa sistem yang lebih luas yang beroperasi dalam kondisi vakum. Sementara proses sputtering yang menggunakan plasma Argon berjalan pada tekanan di atas 5 x 10-04 (dan hingga 1 x 10-02) mbar, tekanan tertinggi dalam kisaran 10-06 mbar diperlukan untuk pembersihan dan untuk memastikan kemurnian setiap lapisan.
