A lézeres termikus párologtatásos bevonatok végső útmutatója

A lézeres termikus párologtatásos bevonatolás egy olyan technológia, amely nagy energiájú lézersugarat használ az anyag felületének besugárzására, aminek következtében az felmelegszik és azonnal elpárolog. Az elpárologtatott atomok vagy molekulák a hordozó felületére rakódnak le, vékony filmet képezve.

Minden, amit a lézeres termikus párologtatásos bevonatolásról tudni kell

Lézeres párologtatásos bevonat, mint például fizikai gőzleválasztás (PVD) Az egyedi tulajdonságokkal és előnyökkel rendelkező technológia fokozatosan megjelent, és nélkülözhetetlen kulcstechnológiává vált számos tudományos kutatási területen és iparágban. A lézeres párologtatásos bevonatolás nemcsak a vékonyrétegek mikroszkopikus szintű, pontos növekedését és szerkezetét szabályozza, és finoman szabályozza a filmösszetételt, a vastagságot, az egyenletességet és a kristályállapotot, hanem kiváló minőségű és nagy teljesítményű vékonyrétegeket is képes felvinni különféle összetett anyagfelületekre.

Mi a lézeres párologtatásos bevonat?

A lézeres párologtatásos bevonatolás a fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD) egyik típusa. Nagy energiájú impulzuslézersugarat használ a célanyag felületének fókuszálására és besugárzására, aminek következtében a célanyag lokális területe azonnal rendkívül nagy energiát nyel el, és a hőmérséklet hirtelen eléri a párolgási hőmérsékletet vagy akár magasabbra is emelkedik, aminek következtében a célanyag atomjai vagy molekulái elegendő mozgási energiát szereznek ahhoz, hogy elszakadjanak a célanyag felületétől és gáz formájában elpárologjanak. Ezek az elpárolgott atomok, molekulák vagy ionok szabadon szállnak vákuumban, majd lerakódnak, adszorbeálódnak, diffundálnak és fokozatosan kondenzálódnak az aljzat felületén. Az atomok folyamatos felhalmozódása és kölcsönhatása után végül egy folytonos film alakul ki. A hagyományos párolgásos bevonási módszerekkel, például az ellenállásfűtéses párolgás és az elektronsugaras párolgás összehasonlítva a lézeres párolgásos bevonatolás jelentős különbségeket mutat az energiabeviteli módban, a párolgási mechanizmusban és a filmnövekedésben. Ezek a különbségek egyedi technikai előnyöket és alkalmazási lehetőségeket biztosítanak a lézeres párolgásos bevonatolásnak.

A lézeres párologtatásos bevonat elve

Amikor egy nagy energiasűrűségű impulzuslézer besugározza a céltárgy felületét, a lézerenergia céltárgy általi elnyelése a teljes folyamat kiindulópontja. A céltárgy lézerhez viszonyított elnyelési hatékonysága szorosan összefügg a lézer hullámhosszával és a céltárgy optikai tulajdonságaival (például abszorpciós képesség, visszaverődés stb.). Általánosságban elmondható, hogy a legtöbb anyag nagy abszorpciós képességgel rendelkezik az ultraibolya sávban, így az általánosan használt excimer lézerek (például KrF 248 nm, XeCl 308 nm, ArF 193 nm stb.) hatékonyan továbbítják az energiát a céltárgyhoz. Miután a lézerenergiát a céltárgy elnyeli, az gyorsan átalakul a céltárgy atomjainak vagy molekuláinak belső energiájává, aminek következtében a céltárgy felületi hőmérséklete nagyon rövid idő alatt (általában nanoszekundumok) hirtelen megemelkedik.

Amikor a céltárgy felületi hőmérséklete gyorsan emelkedik, a hő hővezetés útján a céltárgy belsejébe diffundál. A céltárgy atomjainak vagy molekuláinak hőmozgása fokozódik, fokozatosan elegendő energiát nyernek az atomok közötti kötőerő leküzdésére, és szilárd halmazállapotból gáz halmazállapotúvá válnak, belépve a párolgási szakaszba. Ahogy a céltárgy felületének hőmérséklete tovább növekszik, az elpárolgott atomok és molekulák kölcsönhatásba lépnek a lézer által generált fotonokkal és elektronokkal, ionizáció történik, és ionokból, elektronokból és semleges atomokból álló plazma alakul ki.

Amikor az elpárolgott atomok elérik az aljzat felületét, kölcsönhatásba lépnek az aljzat felületén lévő atomokkal, és elkezdenek lerakódni. Az elpárolgott atomok adszorbeálódnak az aljzat felületén, adszorbeált atomokat képezve. Diffundálnak az aljzat felületén, és megfelelő helyet találnak más atomokkal való egyesüléshez. Ahogy az adszorbeált atomok száma folyamatosan növekszik, amikor az atomok közötti távolság elég kicsi, az atomok közötti kölcsönhatási erők (például van der Waals-erők, kémiai kötések stb.) révén egyesülnek, atomcsoportokat képezve. Amikor a csoport mérete eléri a kritikus értéket, stabil kristálymag alakul ki. A kristálymag tovább adszorbeálja a környező atomokat, fokozatosan növekszik, és végül a szomszédos kristálymagok érintkezése és egyesülése révén folytonos filmet képez. A vékonyrétegek növekedése során olyan tényezők, mint az aljzat hőmérséklete, a felületi állapot és az elpárolgott atomok lerakódási sebessége jelentős hatással vannak a film kristályminőségére, szerveződési szerkezetére és teljesítményére.

Lézeres párologtatásos bevonatoláshoz használt anyagok

Alumínium (Al)

Az alumínium az egyik leggyakrabban használt fémanyag a lézeres párologtatásos bevonatolásban. A lézerforrás többnyire Nd:YAG impulzuslézer, amelynek hullámhossza 1064 nm, impulzusszélessége 5-20 ns, energiasűrűsége pedig 1-5 J/cm²; a vákuum mértékét 1×10⁻⁴ – 5×10⁻⁵ Pa között kell tartani. A leválasztási sebesség általában 0.5-2 nm/s, a filmvastagság pedig igény szerint 50-500 nm között állítható. Az alumíniumfóliát széles körben használják reflektorokban, elektródarétegekben stb.

Réz (Cu)

A rezet gyakran használják vezetőképes filmek előállítására magas elektromos és hővezető képessége miatt. Gyakran használt excimer lézerek (például KrF, hullámhossz 248 nm) vagy Nd:YAG lézerek, impulzusszélesség 10-30 ns, energiasűrűség 2-6 J/cm²; a vákuum fokának jobbnak kell lennie, mint 5×10⁻⁵ Pa, kis mennyiségű inert gáz (például Ar) bevezethető a plazma diffúziójának szabályozására, gáznyomás 0.1-1 Pa; szubsztrátum hőmérséklete 50-300 ℃. Leválasztási sebesség 1-3 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Ezüst (Ag)

Az ezüst rendelkezik a legnagyobb látható fényvisszaverő képességgel, és az optikai bevonatok maganyaga. Lézeres párolgási paraméterek: a lézer hullámhossza többnyire 532 nm (Nd:YAG frekvenciakettőzése), energiasűrűség 1.5-4 J/cm², impulzusszélesség 5-15 ns; a vákuum fokának el kell érnie az 1×10⁻⁵ Pa értéket; az aljzat hőmérsékletét szobahőmérsékleten 100 ℃-ig kell szabályozni. A leválasztási sebesség 0.3-1.5 nm/s, a filmvastagság 50-200 nm. Az ezüstfilm könnyen szulfidálható, és védőréteggel (például SiO₂-vel) kell ellátni.

Arany (Au)

Az arany kémiai stabilitással és jó vezetőképességgel rendelkezik. Lézeres párolgási paraméterek: 1064 nm-es Nd:YAG lézer, energiasűrűség 2-5J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁵ Pa, N₂ gáz (0.05-0.5 Pa) bevezethető a film tapadásának fokozására; hordozó hőmérséklete 100-400℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 50-500 nm.

Nikkel (Ni)

A nikkelfilm nagy keménységgel és kopásállósággal rendelkezik, és gyakran használják kopásálló bevonatokhoz. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-7 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumfok 5×10⁻⁵ Pa, Ar gáz (0.1-2 Pa) bevezetése lehetséges a plazmaenergia szabályozására; szubsztrát hőmérséklete 200-500 ℃. Leválasztási sebesség 1-3 nm/s, filmvastagság 1-5 μm.

Króm (Cr)

A krómot gyakran használják vékony filmek átmeneti rétegeként, hogy javítsák a következő filmrétegek tapadását az aljzathoz. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 248 nm (KrF excimer), energiasűrűség 2-6J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuumfok 1×10⁻⁴ Pa, aljzat hőmérséklete 100-300℃; leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 10-50 nm.

Titán (Ti)

A titán film jó korrózióállósággal és biokompatibilitással rendelkezik. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-8 J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáz (0.01-0.1 Pa) bevezetése TiO₂ film előállításához; hordozó hőmérséklete 200-600℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 50-500 nm.

Szilícium-dioxid (SiO₂)

Az SiO₂ a leggyakrabban használt dielektromos anyag az optikai bevonatokban. Lézer hullámhossza 248 nm vagy 193 nm (excimer lézer), energiasűrűség 2-6 J/cm², impulzusszélesség 5-20 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁴ Pa, O₂ gázt (0.1-1 Pa) vezetnek be az oxigénveszteség kompenzálására; hordozó hőmérséklete 100-400℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 50-1000 nm.

Titán-dioxid (TiO₂)

A TiO₂ magas törésmutatóval rendelkezik, és gyakran használják nagy visszaverődésű filmekben és optikai szűrőkben. Lézer hullámhossza 1064 nm vagy 532 nm, energiasűrűség 3-8 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.05-0.5 Pa; hordozó hőmérséklete 300-600 ℃. A leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, a filmvastagság pedig 50-500 nm.

Szilícium-nitrid (Si₃N₄)

A Si₃N₄ nagy keménységű és szigetelőképességű, és félvezető passziváló rétegekhez és kopásálló bevonatokhoz használják. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 4-10 J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, N₂ gáz (0.1-2 Pa); szubsztrátum hőmérséklete 400-800℃. Leválasztási sebesség 0.3-1.5 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Cink-oxid (ZnO)

A ZnO egy széles tiltott sávú félvezető, amelyet átlátszó vezető filmekhez és piezoelektromos eszközökhöz használnak. Lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűség 2-6 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁴ Pa, O₂ gázzal táplálható (0.01-0.1 Pa); szubsztrát hőmérséklete 200-500℃. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Indium-ón-oxid (ITO)

Az ITO egy átlátszó vezetőképességű maganyag. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-7 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáz (0.005-0.05 Pa) bevezethető; szubsztrát hőmérséklete 150-300℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 50-200 nm.

Titán-nitrid (TiN)

A TiN aranyszínű megjelenésű és nagy keménységű. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 4-9J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, N₂ gáznyomás 0.1-1 Pa; hordozó hőmérséklete 200-600℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 1-5 μm. Szabályozott N/Ti arány (≈1) a > 20 GPa keménység biztosítása érdekében.

Szilícium-karbid (SiC)

A SiC egy magas hőmérsékletű félvezető anyag. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 5-12J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁵ Pa, CH₄ gáz (0.05-0.5 Pa) átereszthető; szubsztrát hőmérséklete 800-1200℃. Leválasztási sebesség 0.3-1 nm/s, filmvastagság 500-5000 nm. Szabályozott széntartalom (Si/C≈1).

Ittriummal stabilizált cirkónium-dioxid (YSZ)

Az YSZ egy magas hőmérsékletű elektrolit, amelyet szilárd-oxid üzemanyagcellákban (SOFC-k) használnak. Lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűség 3-8 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuum 1×10⁻⁴ Pa, O₂ gáznyomás 0.1-1 Pa; szubsztrát hőmérséklete 600-1000℃. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 1-10 μm.

Magnézium-fluorid (MgF₂)

Az MgF₂ egy alacsony törésmutatójú dielektromos anyag, amelyet tükröződésmentes bevonatokhoz és optikai prizma bevonatokhoz használnak. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 2-5 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuum 5×10⁻⁵ Pa, hordozó hőmérséklete 100-300℃; leválasztási sebesség 0.1-0.4 nm/s, filmvastagság 50-500 nm. A paramétereknek biztosítaniuk kell a törésmutatót (1.38±0.02).

Alumíniummal adalékolt cink-oxid (AZO)

Az AZO egy olcsó, átlátszó vezetőképes anyag, amely az ITO-t helyettesíti a rugalmas elektronikában. Lézer hullámhossza 532 nm, energiasűrűség 2-6J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuum 1×10⁻⁴ Pa, O₂ gáznyomás 0.01-0.1 Pa; aljzat hőmérséklete szobahőmérséklettől 200℃-ig. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 100-500 nm.

Lítium-niobát (LiNbO₃)

A LiNbO₃ egy piezoelektromos és elektrooptikai anyag, amelyet optikai modulátorokban és érzékelőkben használnak. Lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűsége 4-9J/cm², impulzusszélessége 10-20 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomása 0.05-0.5 Pa; hordozó hőmérséklete 500-800℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Neodímium-vas-bór (NdFeB)

Az NdFeB egy nagy mágneses energiájú anyag, amelyet mikromágnesekhez és mágneses rögzítéshez használnak. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 5-10 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁵ Pa, Ar gáznyomás 0.1-1 Pa; hordozó hőmérséklete 200-500℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 1-10 μm.

CdSe

A CdSe egy keskeny tiltott sávú félvezető, amelyet kvantumpöttyökben és infravörös detektorokban használnak. Lézer hullámhossza 532 nm, energiasűrűsége 3-7 J/cm², impulzusszélessége 10-20 ns; vákuum 5×10⁻⁵ Pa, Se atmoszférikus nyomása 0.01-0.1 Pa; szubsztrát hőmérséklete 200-400℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 50-500 nm. A paramétereknek szabályozniuk kell a Cd/Se arányt (≈1).

Kadmium-tellurid (CdTe)

A CdTe-t vékonyrétegű napelemekhez használják. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 4-8 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁵ Pa, Te gáznyomás 0.05-0.5 Pa; hordozó hőmérséklete 300-500℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 1-5 μm. Szabályozott szemcseméret (1-5 μm) és javított fényelnyelési együttható (>10⁴ cm⁻¹).

gallium-nitrid (GaN)

A GaN egy széles tiltott sávú félvezető, amelyet kék LED-ekben és teljesítményeszközökben használnak. Lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűség 5-12 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuum 5×10⁻⁶ Pa, N₂ gáznyomás 0.1-1 Pa; szubsztrát hőmérséklete 800-1200℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

gallium-arzenid (GaAs)

A GaAs egy nagyfrekvenciás félvezető, amelyet mikrohullámú eszközökben és napelemekben használnak. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűsége 4-9 J/cm², impulzusszélessége 10-25 ns; vákuum 1×10⁻⁵ Pa, AsH₃ gáznyomása 0.01-0.1 Pa; szubsztrát hőmérséklete 500-700℃. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 500-5000 nm.

Lantán-oxid (La2O3)

Az La₂O₃ egy nagy k-értékű dielektromos anyag, amelyet félvezető kapuszigeteléshez használnak. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-7 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuum 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.05-0.5 Pa; szubsztrát hőmérséklete 300-600℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 10-50 nm.

Volfrámkarbid (WC)

A WC rendkívül nagy keménységgel rendelkezik, és szuperkemény bevonatokhoz és vágószerszámokhoz használják. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 6-12J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuum 1×10⁻⁵ Pa, CH₄ gáznyomás 0.1-1 Pa; hordozó hőmérséklete 400-800℃. Leválasztási sebesség 0.5-2 nm/s, filmvastagság 1-10 μm.

Cérium-oxid (CeO₂)

A CeO₂ egy polírozó anyag és üzemanyagcella elektrolit. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűség 2-6 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuum 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.1-1 Pa; szubsztrátum hőmérséklete 500-800℃. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Cink-szulfid (ZnS)

A ZnS egy közepes törésmutatójú optikai anyag. Lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-7J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuumerősség 1×10⁻⁴ Pa, H₂S gáznyomás 0.01-0.1 Pa; hordozó hőmérséklete 100-300℃. Leválasztási sebesség 0.2-1 nm/s, filmvastagság 50-500 nm. Biztosítsa az infravörös sáv áteresztőképességét > 70% (8-12 μm).

Bárium-titanát (BaTiO₃)

A BaTiO₃ egy ferroelektromos anyag, amelyet kondenzátorokban és érzékelőkben használnak. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 248 nm, energiasűrűség 4-9 J/cm², impulzusszélesség 10-20 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.05-0.5 Pa; szubsztrátum hőmérséklete 600-1000℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

Lítium-tantalát (LiTaO₃)

A LiTaO₃ egy piezoelektromos és piroelektromos anyag, amelyet infravörös detektorokban és szűrőkben használnak. Lézer párolgási paraméterei: lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 3-8 J/cm², impulzusszélesség 10-30 ns; vákuumfok 1×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.01-0.1 Pa; szubsztrát hőmérséklete 500-800℃. Leválasztási sebesség 0.1-0.5 nm/s, filmvastagság 100-1000 nm.

ittrium-oxid (Y2O3)

Az Y₂O₃ egy magas hőmérsékletű védőbevonat anyag. Lézeres párolgási paraméterek: lézer hullámhossza 1064 nm, energiasűrűség 5-10 J/cm², impulzusszélesség 10-25 ns; vákuumerősség 5×10⁻⁵ Pa, O₂ gáznyomás 0.1-1 Pa; hordozó hőmérséklete 600-1000℃. Leválasztási sebesség 0.3-1.5 nm/s, filmvastagság 5-50 μm.

A lézeres párologtatásos bevonat előnyei

Komplex anyagokkal kompatibilis

Egyes összetett kémiai összetételű és kristályszerkezetű anyagok, például a perovszkit szerkezetű anyagok (ABO₃ típusú, ahol A és B különböző fémionok) esetében a lézeres párologtatásos bevonatolás pontosan, arányosan viszi át a célanyag különböző elemeit a filmre.

Gyors párolgás

A lézersugár rendkívül nagy energiasűrűséggel rendelkezik, amely gyorsan növelheti a célfelület helyi területének hőmérsékletét a párolgási hőmérsékletre vagy akár magasabbra is nagyon rövid idő alatt, ezáltal megvalósítva az anyag gyors párolgását.

Jó filmminőség

Az elpárologtatott atomok nagy kinetikus energiával rendelkeznek, és sűrűbben egymásra rakhatók, amikor az aljzat felületére rakódnak, sűrű filmszerkezetet képezve, és javítva a film sűrűségét és keménységét.

Kiváló kristályosodási teljesítmény

A lézeres párologtatásos bevonattal előállított filmek általában jó kristályosodási teljesítménnyel, teljes kristályszerkezettel és kevés hibával rendelkeznek.

Lézeres párologtatásos bevonat felhordása

A lézeres párologtatásos bevonatolás alkalmazása az optika, az elektronika és a félvezetők, a biomedicina, a repülőgépipar stb. területén figyelemre méltó eredményeket ért el. A nagy teljesítményű optikai fóliáktól és félvezető eszközöktől kezdve a biokompatibilis bevonatokig és a repülőgépipari védőbevonatokig mind erre a technológiára támaszkodnak.

Optika

A lézeres párologtatásos bevonatolás pontosan szabályozhatja a fólia vastagságát és törésmutatóját, ami alkalmas nagy teljesítményű tükröződésmentes fóliák előállítására. Például a magnézium-fluorid (MgF₂) tükröződésmentes fóliák lézerablakok, optikai lencsék és más alkatrészek felületére történő bevonása a látható fénysáv fényvisszaverő képességét körülbelül 4%-ról 1% alá csökkentheti, jelentősen javítva az optikai rendszer képminőségét és fényenergia-kihasználását. Komplex, többrétegű tükröződésmentes fóliarendszerek, például szélessávú tükröződésmentes fóliák esetében a lézeres párologtatásos bevonat összetétel-szabályozási pontossága és a fólia egyenletességének előnyei biztosíthatják a fóliarendszer teljesítményének stabilitását.

Félvezető

Félvezető eszközökben passziváló fóliákat használnak az eszköz felületének védelmére, hogy megakadályozzák a szennyeződéseket és a töltésfelhalmozódást; szigetelőfóliákat használnak a különböző vezetőképes területek elkülönítésére. Lézeres párologtatásos bevonatot használnak passziváló fóliák és szigetelőfóliák, például szilícium-nitrid (Si₃N₄) és szilícium-dioxid (SiO₂) előállítására. Ezek a fóliák jó szigetelő tulajdonságokkal, kémiai stabilitással és sűrűséggel rendelkeznek, és hatékonyan javíthatják a félvezető eszközök megbízhatóságát és élettartamát. Például az integrált áramköri chipek felületére felvitt Si₃N₄ passziváló fólia megakadályozhatja a vízgőz és az ionok chip korrodálódását, és javíthatja a chip működési stabilitását.

Szupravezető

A magas hőmérsékletű szupravezető anyagok (mint például az YBa₂Cu₃O₇₋ₓ, YBCO) nulla ellenállással és teljes antimágnesességgel rendelkeznek alacsony hőmérsékleten, és fontos alkalmazási területekkel rendelkeznek szupravezető kábelekben, szupravezető mágnesekben, szupravezető kvantuminterferencia-eszközökben (SQUID) és más területeken. A lézeres párologtatásos bevonás az egyik fő módszer a magas hőmérsékletű szupravezető filmek előállítására, és lehetővé teszi magas kritikus hőmérsékletű (Tc) és nagy kritikus áramsűrűségű (Jc) YBCO filmek növesztését. A folyamatfeltételek, például a lézerparaméterek, az aljzat hőmérséklete és az oxigénatmoszféra optimalizálásával kiváló minőségű YBCO szupravezető filmek állíthatók elő egykristályos aljzatokon (mint például az SrTiO₃), és kritikus áramsűrűségük elérheti a 10⁶ A/cm²-t is, megfelelve a szupravezető eszközök alkalmazási követelményeinek.

biomedicina

A lézeres párologtatásos bevonatolást antibakteriális tulajdonságokkal rendelkező szervetlen vékonyrétegek, például ezüsttel (Ag) adalékolt filmek, cink-oxid (ZnO) filmek stb. előállítására használják. Az ezüstionok széles spektrumú antibakteriális tulajdonságokkal rendelkeznek, és erős gátló és ölő hatással vannak a mikroorganizmusokra, például a baktériumokra és a gombákra; a ZnO filmek fény hatására aktív oxigénfajokat (például hidroxilgyököket) termelnek, amelyek kiváló antibakteriális tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek az antibakteriális filmek orvosi berendezések (például sebészeti eszközök, kórtermi bútorok), élelmiszer-csomagolóanyagok stb. felületére alkalmazhatók, hatékonyan gátolva a mikroorganizmusok növekedését és szaporodását, valamint csökkentve a keresztfertőzés és az élelmiszer-romlás kockázatát.

légtér

A repülőgépmotorok turbinalapátjai, égésterei és egyéb alkatrészei magas hőmérsékletű, nagy sebességű légáramlású, súrlódó és kopó környezetben működnek, és kiváló magas hőmérsékletű kopásállósággal és oxidációs ellenállással kell rendelkezniük. A lézeres párologtatásos bevonatolás kerámia bevonatokat (például cirkónium-oxid (ZrO₂), alumínium-oxid (Al₂O₃), titán-nitrid (TiN) stb.) hozhat létre, amelyek nagy keménységgel, magas hőmérséklettel szembeni ellenállással, kopásállósággal és oxidációs ellenállással rendelkeznek. Például a ZrO₂-Y₂O₃ hővédő bevonatot nikkel alapú, magas hőmérsékletű ötvözetű turbinalapátok felületére viszik fel, hogy csökkentsék a lapátok üzemi hőmérsékletét, javítsák kopásállóságukat és élettartamukat; a TiN bevonat motorcsapágyakhoz, fogaskerekekhez és egyéb alkatrészekhez használható a kopásállóságuk és a fáradásállóságuk javítására.

Összegzés

Fejlett fizikai gőzfázisú leválasztási technológiaként a lézeres párologtatásos bevonatolás fontos helyet foglal el az anyagfelület-tervezés területén egyedi alapelveinek és jellemzőinek köszönhetően. Műszaki szempontból az anyagok gyors párologtatását és vékonyrétegek pontos lerakódását valósítja meg a nagy energiájú lézer és a célanyag kölcsönhatása révén. Az anyagalkalmazás szempontjából a lézeres párologtatásos bevonatolás erős kompatibilitást mutat. Legyen szó fémről, vegyületről (oxid, nitrid, fluorid stb.), ez a technológia olyan vékonyrétegek előállítására használható, amelyek megfelelnek a speciális igényeknek, gazdag anyagválasztékot biztosítva a különböző területeken történő alkalmazásokhoz.