Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Основные типы, области применения и материалы тонкопленочных покрытий
|
|
| Тип пленки или покрытия | Область применения | Материал пленки |
| Алмазоподобная | Электроника, медицина, машиностроение, связь | a-C, a-C: H, AlN, ZnO |
| Антибликовое | Оптика | SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, Ta2O3, Si3N4 |
| Антистатическое | Микроэлектроника | InO, SnO, ZnO |
| Аналитическая | Датчики относительной влажности, медицина | Pt, Ti |
| Декоративное: на бумаге, металле, пластмассе, стекле, ткани и др. | Архитектура, строительство, полиграфия, легкая промышленность, бытовая техника | Al, Ti, W, Mo, Au, Cr, Cu, Ag, Nb, бронза, латунь |
| Диэлектрическая | Микроэлектроника, электротехника, связь | SiO, SiO2, Si3N4, Al2O3 |
| Индикаторная | Жидкокристаллические индикаторы | InSnO |
| Износостойкое | Машиностроение: пары трения, резцы, фрезы, сверла, инструмент для прессования и формования, фильеры, валки | TiN, TiCN, TiAlN, AlSi, CrN, NiWO4, WSi, WC, TiN-BN, TiN-NbN-Si3N4, TiN-HfN-BN, AlN, a-C, a-C: H |
| Коррозионностойкое | Машиностроение, медицина, электроника, архитектура, строительство, бытовая техника | Al, Cu, Cr, Ni, Ti, NiCu, ZnCd, MgNi, a-C, a-CH |
| Магнитная | Электроника, связь | CoCr, CoNi, Se, Tb |
| Металлическая, контактная, токоподводящяя | Микроэлектроника | Al, Ni, Ta, W, AlSi, PtSi, WSi, PtSi-W-TiW-Al, PtSi-W-TiN-Al |
| Оптическое | Оптика, оптоэлектроника | Al2O3, Si3N4, SiO2, TiO2, ZnO, ZnAlO, SnO2 |
| Отражающая | Оптика | CoO, CrO-Co, FeO, TiO2, SiO2 |
| Оптическое, излучающее | Оптоэлектроника | CdTe, InSnO, PbSnSe, CaF2, CoSi2, CdHgTe, InP, Y3F5O12 |
| Магнитооптическая, ПАВ, ЦМД | Приборостроение | AlN, GdCo, SmCo |
| Полупроводниковая | Микроэлектроника, связь | Si, GaAs, CaF2, InP, B, GaAsxAly, CdGeAs, CuInSe, CdS, CdSe |
| Просветляющее | Оптика | TaO, TiO, WO, AlO |
| Пьезоэлектрическая | Функциональная электроника | AlN, LiNb3, Al, Pd, Au, Ag, Zn, Cu, Ni-Al, SnAl, Fe, Cr-Au, Ni-V |
| Резистивная | Электроника, электротехника, связь | Re, Cr, Ni, NiCr, Au, Al, Ti, Ta, AlW, Ti-Ta-N |
| Светопоглощающее | Оптика, энергетика | CuIn3Se5 |
| Сверхпроводящая | Электроника, энергетика | NbN, BaCaCuO, TlBaCaCuO, YbaCuO, BiSrCaCuO |
| Теплозащитное | Архитектура строительство | TiO2-Ag-TiO2, SnO2, SiN, CrN |
| Твердосмазочное | Машиностроение | MoS2, WS2, MoSe2, Wse2, a-C, a-C: H, фторопласт-4 |
| Электретная | Электроника, медицина | Ta2O5 |
В качестве подложки могут использоваться практические любые твердые материалы: полупроводники, металлы, сплавы, полимеры, стекло, керамика, камень, дерево, ткани, порошковые материалы и т.д.
Технологический маршрут нанесения тонкопленочных покрытий состоит из следующих операций:
1) проверки работоспособности оборудования (наличия рабочих материалов, газов, герметичности вакуумных камер);
2) загрузки подложки из атмосферы в вакуум и ее перемещения в рабочую (технологическую) камеру;
3) подготовки поверхности подложки (нагрева, очистки, активации);
4) выхода на заданные режимы работы источников нанесения тонкопленочного покрытия;
5) напуска рабочего газа (если необходимо);
6) осаждения тонкой пленки;
7) стабилизации и контроля параметров пленки (нагрев, отжиг и др.);
8) выгрузки обработанных изделий.
Осаждение тонких пленок в вакууме включает три этапа: генерацию атомов или молекул, перенос их к подложке и рост пленки на поверхности подложки. Состав и структура пленки зависят от исходных материалов, метода и режимов нанесения, обеспечивающих необходимый энергомассоперенос материала.
В Табл.6 представлена классификация методов нанесения тонких пленок в вакууме, в основу которой положены физические принципы генерации и переноса потоков атомов или молекул, способы реализации этих принципов и конструктивное исполнение.
Основными технологическими режимами нанесения тонких пленок в вакууме являются: давление в рабочей камере pвак (остаточных газов - вакуума) и pр.г. (рабочего газа - инертного, химически активного, смеси газов), Па; температура подложки (изделия) Tп, К; максимальная скорость осаждения пленки Vоmax, мкм/с; энергия осаждающихся атомов, молекул, ионов и кластеров E, эВ; доля ионизированных частиц Kи.
В приведенных в Табл.6 формулах использованы также следующие обозначения: pнас - давление насыщенного пара, Па; M - молекулярная масса испаряемого материала, кг/кмоль; Tисп - температура испарения, К; Fи, р - площадь поверхности испарения или распыления, м2; d - расстояние от источника до подложки, м; r - плотность осаждаемого материала, кг/м3; jи - плотность ионного тока, А/м2; S - коэффициент распыления, атом/ион; qдоп - допустимая плотность потока энергии на поверхность конденсации, Вт/см2; Eопт - оптимальная энергия осаждающихся частиц, эВ; pi, ri и Mi - соответственно парциальное давление (Па), плотность (кг/м3) и молекулярная масса (кг/кмоль) осаждающихся из газовой смеси компонентов n.
Условные обозначения методов приняты с целью использования их в базах данных и автоматизированных экспертных системах, необходимых для повышения уровня информационного обеспечения разработок и исследований в области технологии тонких пленок.
Осаждение тонких пленок в вакууме методом термического испарения D0 осуществляется путем подведения к веществу энергии резистивным D00 (прямым D000 - D002 и косвенным D003) и высокочастотным D01 нагревом, электронной бомбардировкой D02, электронно-лучевым нагревом D03 и нагревом с помощью лазерного излучения D04. При температуре вещества равной, либо превышающей Tисп частицы покидают испаритель, переносятся в вакууме на подложку и конденсируются на ее поверхности в виде тонкой пленки.
Если помимо физических процессов, происходящих во время осаждения тонкой пленки, при напуске в рабочую камеру реактивного газа, в пространстве между источником и подложкой или на поверхности подложки протекает химическая реакция, то соответствующий метод называется реактивным D___R. Например, для получения пленок нитрида титана 2Ti + N2 = 2TiN.