Pengenalan kepada Teknologi Salutan Vakum atau Filem Nipis 9 November 2020
Salutan Vakum — juga dipanggil 'Teknologi Filem Nipis'; atau Deposisi Uap Fizikal (PVD) — mewakili bahagian yang mengagumkan di antara pelbagai aplikasi teknologi vakum. Dalam catatan blog ini, kami berkongsi gambaran keseluruhan tentang perkembangan sejarah, pelbagai prinsip asas yang menyokong penghasilan filem nipis, dan susun atur umum peranti salutan.
Apakah filem nipis?
File Tipis adalah lapisan bahan pada permukaan dengan ketebalan jauh di bawah satu nanometer dan hingga satu mikrometer. Terdapat pelbagai sebab untuk melapisi peranti dengan filem nipis. Hanya beberapa contoh termasuk:
- Filem pelindung untuk mencegah kakisan
- Lapisan hiasan pada perhiasan atau peralatan bilik mandi
- Gunakan pelindung pada alat
- Pelbagai lapisan untuk meningkatkan sifat optik lensa oftalmik
- Pengeluaran semikonduktor atau sel solar
- Pengeluaran panel sentuh
- Paparan kepala dalam industri automotif
- Cermin lampu reflektor
- Foil pembungkusan untuk pemeliharaan kesegaran
- Kaca seni bina untuk penebat haba
- Daktiloskopi
Senarai ini tidak lengkap, dan aplikasi baru sentiasa muncul.
Sejarah teknologi lapisan
Walaupun ia adalah sains dan teknologi yang menarik serta berkembang hari ini, ia mempunyai asal usul dalam eksperimen yang berlaku lebih dari 150 tahun yang lalu, ketika W.R. Grove pertama kali mengamati kesan sputtering pada tahun 1852 dan Michael Faraday menyelidik penguapan arka yang membentuk filem pada tahun 1857.
Pada awal abad ke-20, asas teknik salutan yang berbeza telah diselidik dan produk salutan komersial pertama, seperti reflektor aluminized atau resistor filem nipis, telah diperkenalkan ke pasaran pada tahun 1930-an. Selepas Perang Dunia Kedua, teknologi berkembang pesat.
Keadaan vakum untuk teknologi filem nipis
Hari ini kita membezakan pelbagai teknik yang digunakan untuk mengendapkan lapisan filem nipis pada substrat kepada Penyepuhan Uap Fizikal (PVD) atau Penyepuhan Lapisan Kimia (CVD). Vakum memainkan peranan penting dalam PVD yang memerlukan vakum tinggi. Vakuum juga merupakan sebahagian daripada kebanyakan aplikasi CVD.
Teknologi yang paling matang adalah penyejatan terma. Satu bahan dicairkan dan diuapkan pada suhu tinggi dan wap tersebut disimpan pada sasaran. Suhu yang diperlukan boleh diambil dari graf yang tertera di bawah.
Tekanan wap tepu bagi pelbagai logam
Penguapan boleh dicapai dengan memanaskan wayar secara elektrik atau dengan meletakkannya dalam crucible yang diperbuat daripada bahan dengan titik lebur yang jauh lebih tinggi. Satu cara lain adalah dengan mencairkannya menggunakan sinar elektron.
Dalam kedua-dua kes, vakum tinggi antara 10-07 hingga 10-05 mbar diperlukan semasa proses salutan, bergantung kepada saiz ruang vakum dan kualiti lapisan yang diperlukan. Sebab-sebabnya adalah:
Untuk memastikan laluan bebas purata bagi atom yang menguap adalah jauh lebih panjang daripada jarak dari sumber ke sasaran. Ini memastikan bahawa atom tiba tanpa tersebar oleh molekul gas residu.
Untuk menyediakan permukaan yang bersih. Jika tidak, atom yang menguap tidak akan melekat dengan baik dan akan membentuk lapisan yang tidak stabil.
Satu lagi cara untuk melapisi sampel adalah dengan sputtering. Deposisi sputter menggunakan bahan sasaran yang dibom oleh ion yang dipercepat keluar dari plasma. Gas plasma yang paling biasa digunakan adalah Argon. Ion Argon menyemburkan atom bahan sasaran yang melapisi substrat. Disebabkan tenaga yang lebih tinggi daripada atom yang disemburkan, mereka melekat dengan lebih baik berbanding jika diaplikasikan melalui penyejatan terma. Walau bagaimanapun, pemendapan sputter memerlukan kejuruteraan sistem yang lebih luas yang beroperasi dalam keadaan vakum. Sementara proses sputtering yang menggunakan plasma Argon berjalan pada tekanan melebihi 5 x 10-04 (dan hingga 1 x 10-02) mbar, tekanan akhir dalam julat 10-06 mbar diperlukan untuk pembersihan dan untuk memastikan kesucian setiap lapisan.
