Az egyenáramú magnetron porlasztás végső útmutatója

Az egyenáramú porlasztás számos fém, ötvözet és néhány vezetőképes vegyület esetében alkalmazható, és különböző funkciókkal rendelkező vékonyrétegeket hozhat létre, hogy kielégítse a különböző iparágak vékonyréteg-teljesítmény iránti változatos igényeit. Ennek a technológiának azonban vannak bizonyos korlátai is.

Minden, amit a DC porlasztásról tudni kell

Az anyagfelület-kezelés és a filmkészítés területén az egyenáramú porlasztás, mint fontos fizikai gőzfázisú leválasztási (PVD) technológia, kulcsszerepet játszik. A félvezető chipek gyártásában az ultrafinom vezetőképes filmek iránti igénytől kezdve az optikai eszközökben található nagy tisztaságú optikai filmek keresésén át a mechanikus alkatrészek felületerősítő bevonatainak alkalmazásáig az egyenáramú porlasztási technológia számos iparágban nélkülözhetetlen technológiává vált egyedi előnyei miatt. Ez a blog átfogóan és mélyrehatóan bemutatja az egyenáramú porlasztást, beleértve annak alapelveit, működési folyamatát, az általánosan használt anyagokat, előnyeit és hátrányait, összehasonlítását más porlasztási technológiákkal, valamint az alkalmazások széles skáláját, azzal a céllal, hogy átfogó ismereteket és gyakorlati útmutatást nyújtson az egyenáramú porlasztásról.

Mi az az egyenáramú porlasztás?

Az egyenáramú porlasztás egyfajta fizikai gőzlerakódás A (PVD) technológia a porlasztás és bevonatolás technológiáját jelenti, amelynek során a célanyagot DC parázskisüléssel előállított ionokkal bombázzák. Egy tipikus DC porlasztórendszer főként egy vákuumkamrából, egy vákuumrendszerből és egy DC porlasztó tápegységből áll. A vákuumkamra alacsony nyomású környezetet biztosít a teljes porlasztási folyamathoz, csökkenti a porlasztott részecskék gázmolekulák általi szétszóródását, és biztosítja, hogy a porlasztott atomok simán elérjék az aljzat felületét. A vákuumrendszer felelős a vákuumkamra nagy vákuumállapotba pumpálásáért, amelynek általában el kell érnie a 10⁻³ – 10⁻⁵ Pa nyomást. Az DC porlasztó tápegység egyenfeszültséget alkalmaz a vákuumkamra két elektródája (katód és anód) között, és a feszültség általában 2 és 3 kV között van.

A céltárgyat a katód felületére helyezik, a szubsztrátot vagy munkadarabot pedig anódként a minta tárgyasztalára helyezik. Amikor a vákuumkamra eléri az előre meghatározott vákuumfokot, inert gázt, például argont vezetnek be, és a gáznyomást körülbelül 1.0 Pa értéken tartják. Ekkor a két elektróda között egyenfeszültség alkalmazása fénykisülési jelenséget hoz létre. A céltárgy (katód) közelében nagy sűrűségű plazmazóna, azaz negatív fényzóna alakul ki. A negatív fényzónában lévő argonionok nagy sebességgel bombázzák a céltárgy felületét az egyenfeszültség gyorsulása alatt. Mivel az ionok nagy energiájúak, amikor ütköznek a céltárgy atomjaival, kiüthetik a céltárgy atomjait a felületről, ami a porlasztási hatás. A porlasztott céltárgy atomok szabadon szállnak a vákuumban, és végül lerakódnak a szubsztrát vagy a munkadarab felületén, fokozatosan vékony filmet képezve.

Hogyan működik az egyenáramú porlasztás?

Az egyenáramú porlasztás első lépése plazma létrehozása vákuumkörnyezetben. Amikor nagy egyenfeszültséget kapcsolunk a vákuumkamra két elektródája közé, az eredetileg semleges állapotban lévő argonmolekulák ionizálódni kezdenek. Az erős elektromos tér hatására az elektronok kihúzódnak a katód (céltárgy) felületéről, és felgyorsulnak az elektromos térben. Ezek a nagy sebességű elektronok ütköznek az argonmolekulákkal, kiütve az argonmolekulákban lévő elektronokat, az argonmolekulákat pozitív töltésű argonionokká és szabad elektronokká alakítva, így plazmát képezve. Ez a folyamat egyszerűen a következő reakcióképlettel írható le: Ar (semleges argonmolekulák) + e⁻ (elektronok) → Ar⁺ (argonionok) + 2e⁻. Ahogy egyre több elektron ütközik argonmolekulákkal, az ionok és elektronok koncentrációja a plazmában tovább növekszik, stabil plazmaterületet képezve, amely főként a céltárgy (katód) közelében lévő negatív glow területen koncentrálódik.

Ionbombázási célpont

A negatív fényzónában képződő argonionok pozitív töltésűek, és az egyenáramú elektromos tér felgyorsítja őket, így nagy sebességgel mozognak a katód (céltárgy) felülete felé. Amikor az argonionok eltalálják a céltárgy felületét, az általuk hordozott mozgási energia átkerül a céltárgy atomokhoz. Ha az argonionok energiája elég magas, legyőzhetik a céltárgy atomok közötti kötőerőt, és kiüthetik a céltárgy atomokat a felületről. Ezt a folyamatot porlasztásnak nevezik. A porlasztott céltárgy atomok bizonyos energiával és sebességgel rendelkeznek, és atomok vagy atomcsoportok formájában kilökődnek a céltárgy felületéről a vákuumtérbe. Porlasztás során a céltárgy atomok porlasztási hozama (azaz az egyes beeső ionok által a céltárgy felületéről porlasztott atomok száma) számos tényezőtől függ, beleértve az ion energiáját, a beesési szöget, a céltárgy atomtömegét, a kristályszerkezetet és a kötési energiát. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az ionenergia, annál nagyobb a porlasztási hozam; amikor az ionok egy bizonyos szögben esnek be, a porlasztási hozam egy bizonyos szögnél eléri a maximumot.

leválasztás

A céltárgy felületéről porlasztott atomok vákuumban szabálytalan hőmozgást végeznek, és néhányuk a hordozó felületére repül. Amikor ezek az atomok elérik a hordozó felületét, a viszonylag alacsony hordozó hőmérséklet miatt az atomok kinetikus energiája gyorsan csökken, és a hordozó felülete adszorbeálja őket. Ahogy egyre több céltárgy atom rakódik le a hordozó felületére, az atomok kölcsönhatásba lépnek egymással, és fokozatosan atomcsoportokat alkotnak. Ezek a csoportosulások folyamatosan elnyelik a környező atomokat, fokozatosan növekednek, és végül összekapcsolódnak, hogy folytonos filmet képezzenek. A film növekedési folyamata során olyan tényezők, mint az atomlerakódási sebesség, a hordozó hőmérséklete és a hordozó felületének állapota befolyásolják a film minőségét és szerkezetét. Például a magasabb lerakódási sebesség laza filmszerkezethez vezethet, míg a hordozó hőmérsékletének megfelelő növelése elősegítheti az atomok diffúzióját a hordozó felületén, így a film sűrűbbé és egyenletesebbé válik.

Az egyenáramú porlasztás előnyei

Az egyenáramú porlasztásos technológia, mint kiforrott fizikai gőzfázisú leválasztási módszer, számos jelentős előnyt mutatott a vékonyréteg-előállítás területén, így széles körben alkalmazzák az iparban és a tudományos kutatásban:

Low Cost

Az egyenáramú porlasztási rendszer főként olyan alapvető komponensekből áll, mint a vákuumkamra, az egyenáramú tápegység, a vákuumrendszer stb. Más összetett vékonyréteg-előállítási technológiákhoz (például molekulasugaras epitaxia, kémiai gőzfázisú leválasztás stb.) képest a berendezés felépítése egyszerűbb, a gyártási és karbantartási költségek pedig alacsonyabbak.

Magas lerakódási sebesség

Az egyenáramú porlasztás során nagyobb filmlerakódási sebesség érhető el olyan paraméterek beállításával, mint az egyenáramú tápegység teljesítménye és a munkagáz nyomása. A nagyobb lerakódási sebesség lerövidítheti a termelési ciklust és javíthatja a termelési hatékonyságot, és különösen alkalmas nagyméretű ipari termeléshez a tömegtermelés igényeinek kielégítésére.

Jó filmegyenletesség

Ésszerűen tervezze meg a céltárgy alakját, az aljzat és a céltárgy relatív helyzetét, és optimalizálja a porlasztási paramétereket. Az egyenáramú porlasztás jó egyenletességű vékonyrétegeket eredményezhet. A vékonyrétegek egyenletessége számos alkalmazásban kulcsfontosságú, például az optikai filmek jó vastagság-egyenletességet igényelnek az optikai tulajdonságok állandóságának biztosítása érdekében, az elektronikus eszközökben lévő vezetőképes filmek pedig egyenletes vastagságot és elektromos tulajdonságokat igényelnek az eszköz stabilitásának biztosítása érdekében.

Erős kötőerő

Nagy energiájú ionok bombázzák a célanyagot, így a porlasztott atomok bizonyos energiával rendelkeznek. Amikor ezek az atomok lerakódnak az aljzat felületén, erős kölcsönhatásba léphetnek az aljzat felületével, kémiai kötéseket vagy diffúziós kötéseket képezve, így a film és az aljzat között erős kötőerő alakul ki. Az erős kötőerő biztosíthatja, hogy a film használat közben ne essen le könnyen, és javítsa a film élettartamát és megbízhatóságát.

Kompatibilis a vezetőképes anyagokkal

Az egyenáramú porlasztásos technológia különféle fémeket, ötvözeteket és néhány vezetőképes vegyületet képes lerakni, és széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik. Legyen szó magas olvadáspontú fémről (például volfrám, molibdén) vagy alacsony olvadáspontú fémről (például ón, cink), kiváló minőségű vékonyrétegek állíthatók elő egyenáramú porlasztással, hogy megfeleljenek a különböző területek igényeinek a különböző anyagú filmek esetében.

A paraméterek könnyen szabályozhatók

Az egyenáramú porlasztás fő paraméterei, mint például a porlasztási teljesítmény, a munkagáz nyomása, a céltárgy és az aljzat közötti távolság, az aljzat hőmérséklete stb., megfelelő berendezésekkel pontosan szabályozhatók. Ezen paraméterek optimalizálásával a film vastagsága, összetétele, szerkezete és teljesítménye pontosan szabályozható, így olyan filmet lehet előállítani, amely megfelel az adott igényeknek.

Az egyenáramú porlasztás hátrányai

Bár az egyenáramú porlasztási technológiának számos előnye van, vannak bizonyos inherens hátrányai is, amelyeket a gyakorlati alkalmazásokban figyelembe kell venni és meg kell oldani:

Csak vezetőképes céltárgyakra alkalmazható

Az egyenáramú porlasztás a céltárgy vezetőképességétől függ a fénykisülés fenntartása érdekében. Szigetelőanyagok céltárgyként történő használata esetén a pozitív ionok felhalmozódnak a céltárgy felületén, tértöltési réteget képezve, ami növeli a céltárgy felületi potenciálját, és végül kioltja a fénykisülést, lehetetlenné téve a hatékony porlasztást. Ezért az egyenáramú porlasztási technológia csak vezetőképes anyagok, például fémek és ötvözetek porlasztására alkalmazható, de nem szigetelőanyagokra, például kerámiákra és oxidokra, ami korlátozza az alkalmazási körét.

A célpontmérgezés könnyen előfordulhat

Amikor reaktív gázokat (például oxigént, nitrogént stb.) vezetnek be a porlasztásos eljárásba összetett filmek előállításához, a reaktív gázok kémiai reakcióba léphetnek a céltárgy felületével, és összetett réteget képezhetnek. Ezek a vegyületek általában szigetelő vagy félvezető anyagok, amelyek növelik a céltárgy felületi ellenállását, befolyásolják a fénykisülés stabilitását, sőt a céltárgy „mérgezését” is okozhatják. A céltárgy mérgezése csökkenti a porlasztási sebességet, megnehezíti a filmösszetétel szabályozását, és komolyan befolyásolja a film minőségét és teljesítményét.

Belső feszültség a filmben

Az egyenáramú porlasztás során, miután nagy energiájú részecskék bombázzák a célanyagot, a porlasztott atomok bizonyos energiával lerakódnak az aljzat felületén. Ezek az atomok a lerakódás során rácstorzulást és hibákat okozhatnak, ami belső feszültséget eredményez a filmben. A túlzott belső feszültség a film repedését és leválását okozhatja, csökkentve a film élettartamát és teljesítménystabilitását.

Szűk gáznyomás-tartomány

Az egyenáramú porlasztáshoz meghatározott üzemi gáznyomás-tartományra (általában 0.1-10 Pa) van szükség a parázskisülés stabil végrehajtásához. Ha a gáznyomás túl alacsony, az ionok száma nem elegendő, és nehéz stabil plazmát fenntartani; ha a gáznyomás túl magas, az ionok és a gázmolekulák ütközésének valószínűsége megnő, ami csökkenti az ionok energiáját, és befolyásolja a porlasztási hatást és a film minőségét.

Az aljzat hőmérséklete könnyen emelkedik

A porlasztás során, amikor nagy energiájú ionok és porlasztott atomok bombázzák az aljzat felületét, az energia egy részét átadják az aljzatnak, ami az aljzat hőmérsékletének emelkedését okozza. Egyes hőmérséklet-érzékeny aljzatanyagok (például műanyagok, polimerek stb.) esetében a túlzottan magas hőmérséklet deformációt, teljesítményromlást vagy akár az aljzat károsodását okozhatja, ami korlátozza az egyenáramú porlasztási technológia alkalmazását ezen anyagok felületén.

Az összetett alakú aljzatok kihívást jelentenek

Komplex alakú hordozók (például hornyok, lyukak, ívelt felületek stb.) esetén az egyenáramú porlasztási technológia nehézkes a film egyenletességének biztosításában a hordozó minden részén. A porlasztott atomok erős irányítottsága miatt a film vastagsága vékony, vagy nem lehet a hordozó árnyékterületén lerakódni, ami befolyásolja a film általános teljesítményét.

DC porlasztás vs. RF porlasztás

RF porlasztás (rádiófrekvenciás porlasztás) egy olyan technológia, amely egy RF tápegység által generált nagyfrekvenciás váltakozó elektromos mezőt használ a porlasztásos bevonat létrehozásához. Az egyenáramú porlasztással ellentétben az RF porlasztás tápegységének kimeneti frekvenciája általában 13.56 MHz RF jel. Egy RF porlasztási rendszerben a célanyag lehet vezető anyag vagy szigetelő anyag. Amikor az RF tápegységet a célanyagra alkalmazzák, a nagyfrekvenciás váltakozó elektromos mező hatására az elektronok elegendő energiát nyerhetnek az elektromos mezőben, folyamatosan ütközhetnek gázmolekulákkal, ionizálják azokat, és stabil plazmát képeznek. A váltakozó elektromos mező pozitív félciklusában a pozitív ionok a célanyag felé mozognak (ami ekkor a katódnak felel meg), és bombázzák a célanyagot. A negatív félciklusban az elektronok a célanyag felé mozognak, semlegesítik a pozitív töltések felhalmozódását a célanyag felületén (különösen fontos a szigetelő célanyagok esetében), ezáltal elkerülve a töltések felhalmozódását a célanyag felületén, és biztosítva a porlasztási folyamat stabilitását.

Összehasonlító tétel	DC porlasztás	RF porlasztás (rádiófrekvenciás porlasztás)
Meghatározás	Egy olyan technológia, amely egyenáramú parázskisülést használ ionok előállítására, amelyekkel bombázzák a célanyagot a porlasztásos bevonatoláshoz.	Egy olyan technológia, amely 13.56 MHz-es rádiófrekvenciás váltakozó elektromos mezőt használ parázskisülés létrehozásához, és ezáltal porlasztásos bevonatot hoz létre.
Költség	A berendezés felépítése egyszerű, főként egyenáramú tápegységet használ, alacsony gyártási és karbantartási költségekkel, valamint alacsony kezdeti beruházási és üzemeltetési költségekkel.	Rádiófrekvenciás tápegység, impedancia-illesztő hálózat és egyéb segédberendezések használatát igényli, a gyártási folyamat összetett és magas költségekkel jár. A kezdeti beruházási és karbantartási költségek magasabbak, mint az egyenáramú porlasztásnál.
Alapelv	Az egyenáramú parázskisülés alapján az egyenáramú elektromos mező felgyorsítja a pozitív ionokat, hogy bombázzák a katódot (a célanyagot), és a kisülést a célanyag vezetőképességétől függően tartják fenn.	Rádiófrekvenciás váltakozó elektromos tér segítségével az elektronok energiát nyernek a gáz ionizálásához, plazmát képezve. A váltakozó karakterisztika semlegesítheti a szigetelő célanyagok felületén lévő pozitív töltéseket, és fenntarthatja a stabil porlasztást.
Lerakódási arány	Vezetőképes célanyagok esetén az lerakódási sebesség általában magasabb azonos teljesítmény mellett, az iongyorsulás közvetlen, és az energiaátadási hatásfok magas.	Vezetőképes célanyagok esetén a lerakódási sebesség általában alacsonyabb, mint az egyenáramú porlasztásé, és a rádiófrekvenciás elektromos tér iongyorsítási hatékonysága alacsony; ez egy megvalósítható módszer a célanyagok szigetelésére, és a sebesség a célanyag tulajdonságaitól és a rádiófrekvenciás teljesítménytől stb. függ.
Üzemi nyomás	Általában 1-10 Pa tartományban a magasabb nyomás elősegíti a parázskisülés stabilitásának fenntartását.	0.1-1 Pa nyomástartományban működik. Az alacsonyabb nyomás csökkenti a gázmolekulák szóródását a porlasztott atomokon, és javítja a vékonyréteg sűrűségét és tisztaságát.
Anyagkompatibilitás	Csak vezetőképes anyagokra (fémek, ötvözetek stb.) alkalmazható, a szigetelőanyagok a töltésfelhalmozódás miatt nem tudják fenntartani a kisülést.	Szélesebb körű kompatibilitással rendelkezik, és vezetőképes anyagokat, szigetelőanyagokat (kerámia, oxidok stb.) és félvezető anyagokat is képes porlasztani.

Általános anyagopciók DC porlasztáshoz

Az anyag központi szerepet játszik az egyenáramú porlasztásban, és közvetlenül összefügg a film teljesítményével, minőségével és alkalmazási területeivel. A különböző anyagok eltérő porlasztási jellemzőket és lerakódási viselkedést mutatnak az egyenáramú porlasztás során egyedi fizikai és kémiai tulajdonságaik miatt. Az egyenáramú porlasztásban leggyakrabban használt célanyagok egyikeként a fémes anyagok jó elektromos vezetőképességgel, magas porlasztási hatékonysággal és változatos fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és széles körben használják az elektronikában, az optikában, az energetikában és más területeken.

Alumínium (Al) porlasztási célpont

Az alumínium egy fémes anyag, amelyet széles körben használnak az egyenáramú porlasztásban. Jellemzői az alacsony sűrűség, a jó elektromos vezetőképesség, a kiváló hővezető képesség és a viszonylag alacsony költség. Sűrűsége körülbelül 2.7 g/cm³. Az optika területén az alumíniumfólia reflektorbevonatként használható. A csomagolóiparban az alumíniumfóliát élelmiszer- és gyógyszercsomagoláshoz használják.

Réz (Cu) porlasztási célpont

A réz rendkívül magas elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, elektromos vezetőképessége körülbelül 5.96×10⁷ S/m, hővezető képessége pedig 401 W/(m・K). A réz ideális anyag ultra nagyméretű integrált áramköri összeköttetések és chipcsomagolások gyártásához. A rézfilm hatékonyan árnyékolja az elektromágneses interferenciát is.

Volfrám (W) porlasztási célpont

A volfrám rendkívül magas olvadásponttal, 3422 ℃-val rendelkezik, nagy keménységgel, nagy sűrűséggel (19.3 g/cm³) és jó hőállósággal rendelkezik. A volfrámot gyakran használják integrált áramkörök kapuinak és összekötőinek gyártásához. A volfrámötvözet bevonatokat repülőgépek magas hőmérsékletnek ellenálló alkatrészeinek gyártásához is használják.

Ezüst (Ag) porlasztási célpont

Az ezüst rendelkezik a legnagyobb elektromos vezetőképességgel az összes fém közül, körülbelül 6.3×10⁷ S/m. Ez fontossá teszi az elektronikus áramkörökben, különösen azokban az alkatrészekben, ahol rendkívül magas a vezetőképességi követelmény, mint például a nagyfrekvenciás áramkörök, a szupravezető eszközök elektródái stb. Az ezüstfilm kiváló minőségű anyag reflektorok készítéséhez is.

Titán (Ti) porlasztási célpont

A titán kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint például az alacsony sűrűség (kb. 4.5 g/cm³), a nagy szilárdság, a magas hőmérséklettel szembeni ellenállás és a korrózióállóság. A titán jó biokompatibilitással rendelkezik, és széles körben használják mesterséges ízületekben, fogászati implantátumokban stb. A titánbevonatú berendezéseket korrózióálló reakcióedényekhez és csővezetékekhez is használják.

Króm (Cr) porlasztási célpont

A króm nagy keménységgel, jó kopásállósággal és erős korrózióállósággal rendelkezik. A krómozást gyakran használják az alkatrészek felületi keménységének és kopásállóságának javítására. A króm tapadórétegként is szolgál a fém összekötő rétegek számára, javítva a különböző fémrétegek kötési szilárdságát.

Platina (Pt) porlasztási célpont

A platina kiváló kémiai stabilitással, katalitikus aktivitással és magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik. A platinakatalizátorokat széles körben használják a petrolkémiai iparban, a finomvegyiparban és más területeken. Elektródkatalizátorként a platina felgyorsíthatja a hidrogén és az oxigén elektrokémiai reakcióját.

Molibdén (Mo) porlasztási célpont

A molibdén magas olvadásponttal (2623 ℃), jó hőstabilitással és vezetőképességgel rendelkezik. Gyakran használják elektródák és kivezetések gyártására félvezető eszközökhöz. A molibdén ötvözőelemként is adagolható az acélhoz, hogy javítsa az acél szilárdságát, keménységét és korrózióállóságát.

Cink (Zn) porlasztási célpont

A cink jó korrózióállósággal és alacsony olvadásponttal rendelkezik. A horganyzott réteg az egyik legszélesebb körben használt korróziógátló bevonat. A cink fontos negatív elektróda anyag a cink-mangán, cink-levegő akkumulátorokban stb., és a kémiai reakciókban az elektronok leadására való képességét az akkumulátor kisütési funkciójának elérésére használják fel.

Nikkel (Ni) porlasztási célpont

A nikkel jó korrózióállósággal, magas hőmérsékleti stabilitással és mágnesességgel rendelkezik. A nikkelbevonat segítségével megakadályozható a berendezések kémiai közegek általi korrodálása. A nikkel-vas ötvözet fóliákat gyakran használják mágneses adathordozók gyártásához. A nikkel alapú ötvözetbevonatok javíthatják az alkatrészek magas hőmérséklettel szembeni ellenállását.

Arany (Au) porlasztási célpont

Az arany egy nemesfém, stabil kémiai tulajdonságokkal és jó elektromos vezetőképességgel. Az aranyozást gyakran használják elektronikus eszközök kulcsfontosságú alkatrészeiben, például chiptüskékben és csatlakozókban. Az aranyfóliát nagy fényvisszaverő képességű tükrök és optikai szűrők gyártásához is használják, amelyek jó fényvisszaverő és áteresztő tulajdonságokkal rendelkeznek bizonyos hullámhosszú fény esetén.

Kobalt (Co) porlasztási célpont

A kobalt jó mágneses tulajdonságokkal és magas hőmérsékleti szilárdsággal rendelkezik. A kobalt alapú ötvözetfilmeket gyakran használják nagy teljesítményű állandó mágneses anyagok, például merevlemez-meghajtók mágneses fejeinek, motorok állandó mágneseinek stb. előállítására. A kobalt javítja az ötvözet magas hőmérsékleti szilárdságát és oxidációs ellenállását is.

Tantál (Ta) porlasztási célpont

A tantál kiváló korrózióállósággal rendelkezik, különösen erősen ellenáll a különféle savaknak, lúgoknak és más kémiai közegeknek. A tantálbevonatú reaktorok, csővezetékek stb. fontos szerepet játszanak a gyógyszeriparban, az elektronikai vegyiparban és más iparágakban. A tantálkondenzátorok hatékonyan tárolják és szabadítják fel a töltéseket, biztosítva az áramkörök stabil működését.

Nióbium (Nb) porlasztási célpont

A nióbium jó szupravezető képességgel, korrózióállósággal és magas hőmérsékleti szilárdsággal rendelkezik. A nióbium-titán és a nióbium-ón ötvözeteket gyakran használják szupravezető mágnesek gyártásához, amelyeket nagy tudományos eszközökben, például mágneses magrezonancia képalkotó (MRI) berendezésekben és részecskegyorsítókban használnak erős mágneses mezők létrehozására.

Palládium (Pd) porlasztási célpont

A palládium egy nemesfém, jó katalitikus tulajdonságokkal és kémiai stabilitással. Az autók kipufogógáz-tisztító katalizátoraiban a palládium elősegíti a káros gázok, például a szén-monoxid, a szénhidrogének és a nitrogén-oxidok redox reakcióját. A palládium felhasználható többrétegű kerámia kondenzátorok elektródáinak gyártására a kondenzátorok teljesítményének és megbízhatóságának javítása érdekében.

Vas (Fe) porlasztási célpont

A vas nagy szilárdságú és mágneses. Az egyenáramú porlasztás különféle funkcionális bevonatokat, például korrózióálló cinkbevonatokat, krómbevonatokat stb. rak le az acél felületére, hogy javítsa az acél teljesítményét és élettartamát. A vas alapú lágymágneses anyagú filmek transzformátormagok, induktorok stb. gyártására használhatók.

Ón (Sn) porlasztási célpont

Az ón alacsony olvadáspontú (231.9 ℃), jó forraszthatósággal és korrózióállósággal rendelkezik. Az ónalapú forraszanyag a leggyakrabban használt hegesztőanyag, például ón-ólom forraszanyag, ólommentes forraszanyag (például ón-ezüst-réz ötvözet forraszanyag) stb. Az élelmiszer-csomagolóiparban az ónozott acéllemezeket (ónlemezt) széles körben használják konzervdobozok gyártásához.

Ródium (Rh) porlasztási célpont

A ródium egy ritka és nemesfém, nagy fényvisszaverő képességgel, jó kémiai stabilitással és katalitikus tulajdonságokkal. A ródiumfilmet gyakran használják nagy fényvisszaverő képességű tükrök készítésére, például csillagászati távcsövekben, lézerreflektorokban stb. A ródiumot elektronikus eszközök elektródáinak és érintkezőinek gyártására is használják.

Bizmut (Bi) porlasztási célpont

A bizmut egy alacsony olvadáspontú fém, olvadáspontja 271.4 ℃. A bizmut alapú ötvözetfilmek felhasználhatók elektronikus alkatrészek, például termisztorok és varisztorok gyártásához. A bizmut más fémekhez adalékanyagként adható a fémek tulajdonságainak javítására, például az ólom korrózióállóságának és feldolgozási teljesítményének javítására.

Antimon (Sb) porlasztási célpont

Az antimon bizonyos keménységgel és ridegséggel rendelkezik. Az olyan összetett félvezető anyagok, mint az indium-antimonid (InSb), jó fotoelektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, és gyakran használják fotoelektromos eszközök, például infravörös detektorok és Hall-elemek gyártásához. Az antimon ötvözőelemként használható az ötvözet keménységének és szilárdságának javítására.

Kadmium (Cd) porlasztási célpont

A kadmium jó korrózióállósággal és alacsony olvadásponttal rendelkezik. A kadmiumbevonatot gyakran használják acél alkatrészek korrózióvédelmére, különösen tengeri környezetben vagy más zord korrozív környezetben. A kadmium toxicitása miatt azonban használata bizonyos korlátozásokhoz kötött.

Ag-Pd porlasztási célpont

Az ezüst-palládium ötvözet az ezüst jó vezetőképességét a palládium kémiai stabilitásával és katalitikus tulajdonságaival ötvözi. Gyakran használják elektromos érintkezőanyagok, például reléérintkezők, precíziós elektronikai alkatrészek elektródáinak stb. előállítására, jó vezetőképességet és ívkisüléssel szembeni ellenállást biztosítva.

Gallium (Ga) porlasztási célpont

A gallium egy alacsony olvadáspontú fém, amelynek olvadáspontja 29.76 °C. Az olyan félvezető összetett anyagok, mint a gallium-nitrid (GaN) és a gallium-arzenid (GaAs), kiváló elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek. A gallium alapú ötvözetekből alacsony olvadáspontú ötvözetek állíthatók elő elektronikus tokozásokhoz, biztosítékokhoz stb.

Indium (In) porlasztási célpont

Az indium alacsony olvadásponttal (156.6 °C), jó képlékenységgel és vezetőképességgel rendelkezik. Az indium-ón-oxid (ITO) film egy átlátszó, vezetőképes film, nagy átlátszósággal és jó vezetőképességgel. Széles körben használják síkképernyős kijelzőkben, például folyadékkristályos kijelzőkben (LCD), szerves fénykibocsátó dióda kijelzőkben (OLED) és érintőképernyőkben.

Tellúr (Te) porlasztási célpont

A tellúr gyakran alkot vegyületeket más elemekkel különféle funkcionális anyagok előállításához. A bizmut-tellurid Seebeck-effektusát a hőenergia elektromos energiává alakítására használják. A bizmut-tellurid Peltier-effektust is elérhet, azaz az egyik végén hűl, a másikon pedig melegszik.

Szkandium (Sc) porlasztási célpont

Az Sc egy ritkaföldfém, alacsony sűrűségű, magas olvadáspontú és jó kémiai stabilitással. A szkandium-alumíniumötvözet film megfelel a repülőgépek nagy teljesítményű és könnyű anyagokkal szembeni követelményeinek. A szkandiumötvözet bevonat javíthatja a sporteszközök szilárdságát és tartósságát, miközben megőrzi a jó könnyűszerkezeti tulajdonságokat.

Ittrium (Y) porlasztási célpont

Az ittrium fontos alkalmazási területekkel rendelkezik a magas hőmérsékletű szupravezető anyagok és a kerámia anyagok területén. Az ittrium-bárium-réz-oxid (YBCO) egy tipikus magas hőmérsékletű szupravezető anyag, magas szupravezető átmeneti hőmérséklettel, amely a folyékony nitrogén hőmérséklete (77 K) felett is képes szupravezető állapotot elérni.

DC porlasztás alkalmazása

Az egyenáramú porlasztási technológiát számos területen széles körben alkalmazzák egyedi előnyeinek köszönhetően, több iparágat is lefedve, mint például az elektronika, az optika, a gépipar, a repülőgépipar, a biomedicina stb.:

Elektronikai mező

Az integrált áramkörök gyártása során az egyenáramú porlasztási technológiát fém összekötő rétegek (például alumínium, réz stb.) leválasztására használják, hogy elektromos kapcsolatokat hozzanak létre a chipen belüli különböző alkatrészek között. A vékonyréteg-tranzisztorok gyártása során az egyenáramú porlasztást fémelektródák, például forrás, nyelő és kapu, valamint szigetelő rétegek (például alumínium-oxid, szilícium-dioxid stb.) leválasztására használják. Mágneses tárolóeszközökben, például merevlemez-meghajtókban és mágnesszalagokban az egyenáramú porlasztási technológiát mágneses filmek (például kobaltalapú ötvözetek, vas-nikkel ötvözetek stb.) előállítására használják a nagy sűrűségű tárolás és az adatok stabil leolvasása érdekében. Különböző érzékelők (például nyomásérzékelők, hőmérséklet-érzékelők, mágneses érzékelők stb.) gyártása során az egyenáramú porlasztási technológiát funkcionális filmek, például érzékeny rétegek, elektródák és szigetelő rétegek leválasztására használják.

Optikai mező

Az egyenáramú porlasztási technológiát széles körben alkalmazzák különféle optikai filmek, például tükröződésmentes fóliák, nagy visszaverődésű fóliák, szűrők stb. előállításában. A tükröződésmentes fóliák csökkenthetik a fény visszaverődését az optikai alkatrészek felületén és javíthatják a fényáteresztő képességet. Gyakran használják őket szemüvegekben, kameralencsékben stb. A nagy visszaverődésű fóliák nagy visszaverődést mutatnak egy adott hullámhosszú fény esetében, és reflektorokhoz, lézerrezonátorokhoz stb. használhatók. A szűrők szelektíven képesek átengedni vagy elnyelni egy adott hullámhosszú fényt, és fontos alkalmazási területeik vannak a spektrális elemzésben, az optikai kommunikációban és más területeken. Az általánosan használt optikai vékonyréteg-anyagok közé tartozik az alumínium-oxid, a titán-oxid, a cink-szulfid stb. Az egyenáramú porlasztás pontosan szabályozhatja a film vastagságát és törésmutatóját az optikai teljesítmény stabilitásának biztosítása érdekében.

Gépgyártási terület

Az egyenáramú porlasztási technológia kopásálló, korrózióálló és magas hőmérsékletnek ellenálló bevonatokat képes felvinni a mechanikus alkatrészek felületére, ezáltal javítva az alkatrészek élettartamát és teljesítményét. Például a titán-nitrid (TiN) és titán-karbid (TiC) bevonatok porlasztása a szerszám felületére jelentősen javíthatja a szerszám keménységét és kopásállóságát; a nikkel-króm ötvözetek, titánötvözetek stb. bevonatok porlasztása kopásálló alkatrészek, például csapágyak és fogaskerekek felületére javíthatja azok kopás- és korrózióállóságát. Az egyenáramú porlasztás kemény bevonatokat (például titán-nitridet, szilícium-karbidot stb.) rak le a forma felületére, ami javíthatja a forma felületi keménységét, kopásállóságát és kivlasztási teljesítményét, valamint csökkentheti a forma karbantartási költségeit.

Aerospace Field

A repülőgépipari járművek motoralkatrészei és törzsfelületei zord környezetben, például magas hőmérsékleten, nagy nyomáson és korrózió esetén működnek. Az egyenáramú porlasztásos technológia nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözeteket, kerámia bevonatokat (például cirkónium-oxidot) stb. képes lerakni hővédő bevonatok kialakítására, amelyek hatékonyan védik az alkatrészeket a magas hőmérsékletű eróziótól. Az egyenáramú porlasztás titán-alumínium ötvözeteket, magnézium-lítium ötvözeteket és egyéb bevonatokat rak le a repülőgép szerkezeti alkatrészeinek felületére, amelyek nemcsak az alkatrészek nagy szilárdságát tartják fenn, hanem csökkentik a súlyt is. A repülőgépipari elektronikus berendezésekben az elektromágneses interferencia megelőzése és a berendezés normál működésének biztosítása érdekében az elektronikus alkatrészeket és héjakat elektromágnesesen árnyékolni kell. Az egyenáramú porlasztással előállított réz, nikkel és egyéb fémbevonatok jó vezetőképességgel rendelkeznek, és elektromágneses árnyékoló rétegként használhatók az elektromágneses sugárzás terjedésének hatékony blokkolására.

Orvosbiológiai terület

A beültethető orvostechnikai eszközök, például a mesterséges ízületek, fogászati implantátumok és szívstentek felületére jó biokompatibilitású bevonatot kell felvinni a szövetek integrációjának elősegítése és a kilökődés csökkentése érdekében. A titán és titánötvözet bevonatok jó kötést képezhetnek az emberi csontszövettel az egyenáramú porlasztásos leválasztás után, javítva az implantátumok stabilitását és biztonságosságát. Az orvostechnikai eszközök és implantátumok felületén a bakteriális fertőzés megelőzése érdekében az egyenáramú porlasztási technológia antibakteriális tulajdonságokkal rendelkező bevonatokat, például ezüstbevonatokat és cink-oxid bevonatokat képes felvinni. Ezek a bevonatok antibakteriális ionokat szabadíthatnak fel, gátolhatják a baktériumok növekedését és szaporodását, és csökkenthetik a fertőzés kockázatát.

Összegzés

Az egyenáramú porlasztásos technológia egy fontos fizikai gőzfázisú leválasztási módszer, amelynek előnyei az egyszerű berendezések, az alacsony költségek, a magas leválasztási sebesség és a jó filmegyenletesség. Az egyenáramú porlasztás számos fémmel, ötvözettel és néhány vezetőképes vegyülettel kompatibilis, és különböző funkciókkal rendelkező filmeket képes előállítani, hogy megfeleljen a különböző iparágak filmteljesítmény iránti változatos igényeinek. Ennek a technológiának azonban vannak bizonyos korlátai is, például csak vezetőképes céltárgyakra alkalmazható, hajlamos a céltárgy mérgeződésére és a film belső feszültségére. A gyakorlati alkalmazásokban a folyamatot az adott igényeknek megfelelően kell optimalizálni, vagy más technológiákkal kombinálva kell alkalmazni.