Tehnologie înrudită cu film subțire optică - tehnologie de vid

Tehnologie de pregătire a filmului subțire subțire - tehnologie de vid

Vacuumul este baza pentru prepararea filmelor subțiri optice. În prezent, majoritatea filmelor subțiri sunt preparate în condiții de vid. Această lucrare prezintă pe scurt cunoștințele despre aspirațiile de bază legate de pregătirea optică a filmelor subțiri.

1. Descoperirea vidului

În 1641, Torricelli, un matematician italian, a umplut un tub de sticlă lungă cu mercur la un capăt, apoi la inversat lent într-un recipient plin cu mercur. Înălțimea maximă a coloanei de mercur din tub a fost de 76 centimetri. Dacă mercurul este înlocuit cu apă, înălțimea maximă a coloanei este de 10,3 metri.

2. Definiție și unitate de vid

Un vacuum este o stare de gaz într-un spațiu dat la o presiune atmosferică mai mică de o presiune atmosferică. Vacuumul este reprezentat de obicei prin vid, iar vidul este măsurat prin presiune (forța pe unitatea de suprafață). Unitatea de măsură a presiunii este Pascal (Pascal), care este o unitate de metri pe kilogram pe secundă. Este sistemul internațional de unități (SI) sau Pa, care este recomandat la nivel internațional în prezent. În prezent, există câteva unități vechi încă în uz în tehnologia de inginerie practică. Relația de conversie dintre mai multe unități vechi și PASCAL este următoarea:

(1) atmosferă standard (ATM):
1 ATM = 1,01325 x 105 pa = 760 Torr.
(2) Torr:
1 ATM Torr = 1/760 = 133,3 Pa.
(3) bar:
1 bar = 1 ATM = 1000 mbar
(4) mbar:
1 mbar = 7,5 x 10-1 Torr = 100 pa.

3. Rolul vidului în pelicula subțire

Tot timpul, moleculele de gaz sunt în mișcare termică neregulată și se ciocnesc în mod constant unul cu celălalt, precum și cu peretele recipientului. În condiții normale, moleculele densității de gaz sunt de aproximativ 3 x 1019 / centimetri cubi, fiecare moleculă de aer la 1010 ori pe secundă. Moleculele unui gaz se mișcă nu în linie dreaptă, ci într-o linie întreruptă care schimbă direcția în timp ce acestea se ciocnesc. Dacă filmul este acoperit într-un astfel de mediu, particulele de evaporare se vor ciocni frecvent cu alte molecule și vor schimba în mod constant direcția, ceea ce va crește probabilitatea de reacție cu alte molecule, iar viteza de evaporare și grosimea filmului nu vor fi controlate. Pentru a evita aceste dezavantaje, trebuie să o facem în vid.

Divizarea regiunii de vid. Pentru confortul discuției și aplicării practice, vidul este deseori împărțit în patru zone: vid grosier (> 103Pa), vid scăzut (103 ~ 10-1pa), vid înalt (10-1 ~ 10-6pa) și vid ultra-înalt (<> Spațiul de gaz al vidului brut este aproximativ apropiat de starea atmosferică, iar mișcarea termică a moleculelor este principala caracteristică, iar caracteristicile gazului sunt în principal coliziunea dintre moleculele de gaze. Fluxul moleculelor de gaze cu vid scăzut se transferă treptat de la starea de flux vâscos la starea de curgere moleculară. Fluxul de gaz în vid înalt este fluxul molecular, care este dominat de coliziunea dintre moleculele de gaz și peretele vasului, iar frecvența de coliziune este mult redusă. Materialul vaporizat în vid mare va zbura pe o linie dreaptă.

.

Gradul de vid este expresia macroscopică a mișcării termice a moleculelor de gaz și există un alt parametru microscopic "drum liber": distanța dintre două coliziuni adiacente ale moleculelor de gaze, a căror medie statistică se numește "calea medie liberă".

Setați distanța de deplasare a particulelor N0 vaporizate d și numărul de particule care nu sunt afectate de gazul rezidual este:

Nd = N0e-d / l (1)
Procentul de molecule sa ciocnit:

f = 1-nd / N0 = 1-ed / l (2)

Conform ecuației (2), atunci când calea medie liberă este egală cu distanța de la sursa de evaporare la bază, 63% din particulele evaporate se ciocnesc. Dacă traiectoria medie liberă crește cu un factor de 10, numărul de particule care se ciocnesc scade la 9%. Se poate observa că coliziunile pot fi reduse efectiv numai atunci când calea medie liberă este mult mai mare decât distanța de la sursa de evaporare la bază.

Dacă calea medie liberă este suficient de mare și satisface condiția l >> d, atunci există

F material d / l (3)
Pentru că L≈0,667 / P (P este presiunea).
Ecuația de substituție (4) în ecuația (3) pentru a obține: f≈1.5dP (5)

Pentru a asigura calitatea stratului de film, lăsați f ≤ 10-1. Atunci când distanța de la sursa de evaporare la baza d = 30cm, P ≤ 2,2 × 10-3pa. Conform ecuației (5), cu cât este mai mare camera de vid a mașinii de acoperire și cu cât este mai mare distanța dintre sursa de evaporare și substrat, cu atât este mai mare gradul de vid.

Vacuarul joacă două roluri în prepararea membranei: unul este acela de a reduce coliziunea dintre particulele de evaporare și alte particule de gaz, iar cealaltă este de a inhiba reacția dintre moleculele evaporate și alte molecule de gaze.

IKSPVD, echipament de acoperire PVD optic, IKS-OPT2700, contact: iks.pvd@foxmail.com