Máquina de pulverización catódica para deposición de película fina
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depósitos de película delgada son útiles para muchas cosas diferentes. Ellos son necesarios para todo, desde el espejo del hogar mundano a los entornos de laboratorio complejas que utilizan película delgada para estructuras de confinamiento cuántico superpuesta. Las películas delgadas también se utilizan para la fabricación de productos electrónicos para cosas como los transistores de película delgada, resistencias y condensadores.

Este artículo es sobre las técnicas de pulverización de alta tensión como un medio para lograr una capa de película delgada. Sin embargo, existen varios otros métodos de deposición de película delgada como la evaporación térmica, deposición por láser pulsado y capa de la vuelta sólo para nombrar algunos. El método requiere depende de lo que estamos tratando de lograr. Pulverización catódica es un método versátil, ya que requieren una baja temperatura de trabajo y los conceptos involucrados no son demasiado difíciles de entender. Sin embargo, la aplicación puede ser muy costoso dependiendo de cómo obtener sus materiales.

Que originalmente comenzó a investigar la farfulla porque quiero hacer algo de cristal electrocrómico. Esperemos que pronto habrá una página del proyecto sobre la forma de hacerlo. Hay muchos factores que me hizo posponer de trabajo en el cristal electrocrómico. Las necesidades de gastos se fuera de control a medida que fui más profundamente en ella y comenzó recuento de seguridad de todos los equipos necesarios. Los productos químicos entre los cristales no son tan difíciles de hacer o comprar, pero la parte más difícil de adquirir es la de vidrio de ITO (óxido de indio y estaño) o alguna similar hoja transparente de la realización de vidrio.

vidrio transparente conductor se hace mediante la aplicación de una fina película de material conductor. A menudo lo que se utiliza es un compuesto llamado indio-estaño-óxido, o la OIC. La mayoría de los fabricantes de vidrio de ITO se encuentran en China. Tuve la oportunidad de obtener dos hojas sobre 1.5ft por 2.5ft en el tamaño de un fabricante en China. Les dieron a mí de forma gratuita como una muestra, pero me costó cerca de $ 150 sólo para las mercancías del buque desde la planta en China. No había forma de evitar eso. Ahí es donde empecé a meterme en la farfulla como medio de crear mi propia vidrio ITO.

Básicamente, para hacer el vidrio de la OIC: conseguir un material de substrato (ITO), lo puso en el vacío y lo bombardea con iones de argón plasma. Esto desalojar a los átomos de la OIC que se disparan en el vidrio y hacer una película que es conductor. Es capaz de hacer-en casa, pero hay algunas piezas especiales de los equipos que se requieren:

Ultra Alto Vacío
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Sin un entorno ultra alto vacío no será capaz de crear el plasma necesario para la deposición. Con el fin de crear el vacío adecuado que necesita para llevar a cabo dos etapas. La segunda etapa se creará un "alto vacío". Esto se logra mediante el uso de un vacío de laboratorio comunes, como los de abajo. El vacío de la bomba de aire de la cámara que está conectada. La bomba de salidas esta en el aire libre de la sala se sienta pulg Usted puede encontrar estos en cualquier parte entre $ 150 a $ 500. Ebay por lo general tiene algunos usada de buena calidad.

Luego viene la primera fase, que crea el "vacío ultra alto". Esto se logra con una bomba turbo-molecular que se waaaay la presión hacia abajo a un valor utilizable. Son muy caros en alrededor de $ 1400. A continuación se puede ver una sección transversal de la izquierda que muestra las láminas múltiples que componen un vacío como este. La aplicación se describe en el diagrama en el centro. La "bomba auxiliar" se refiere a nuestra bomba de vacío segunda etapa en las notas anteriores. Sin la 2 ª etapa de la bomba del turbo no pudo lograr el ultra alto vacío, porque el diferencial de presión es demasiado grande entre la entrada y salida. A la derecha se puede ver este tipo de vacío en un ambiente típico.

Cámara de vacío y conectores especiales
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Si usted está pensando en crear un vacío ultra-alto, entonces la cámara de vacío que usted elige y cómo se construye, será muy importante. La cámara de vacío debe ser de acero inoxidable debido a su capacidad de mantener un alto vacío. de acero inoxidable puede tener un alto vacío, porque es un material de baja emisión de gases. Cada material se aferra a una cierta cantidad de aire. Más metales porosos retener mucho más lo son. Cuanto más aire atrapado dentro del material de la emisión de gases más ocurrirá cuando usted está tratando de obtener un ultra alto vacío. El aire atrapado en el interior del metal es aspirado en la cámara de vacío que le impide alcanzar las presiones ultra alto vacío necesario.

Éstos son algunos de varios tipos de cámaras disponibles en Ebay en el momento de escribir este artículo:

Para algunos procedimientos científicos que tienen que tener mucho cuidado con el logro de determinadas presiones de vacío y la prevención de cualquier tipo de contaminante en el sistema de. El vacío necesario para el proceso de deposición no tiene que ser perfecto. Puedes seguir algunas de las técnicas típicas utilizadas como se muestra abajo, pero si los procedimientos son demasiado coste prohibitivo sólo hacer lo mejor con lo que tienes. Tenga en cuenta que cuanto más estricta a tus necesidades, más caro será. Lo que estamos tratando de lograr aquí es una presión que es lo suficientemente bajo como para permitir que el plasma para formar.

A fin de prevenir los problemas de la desgasificación de las técnicas se utilizan las siguientes:

  1. Utilice materiales de baja emisión de gases tales como el vidrio o acero inoxidable.
  2. Crear una cámara con la menor cantidad posible de superficie expuesta al vacío.
  3. La humedad es un contribuidor grande a la salida de gases. Antes de tratar de alcanzar las altas presiones de vacío, la cámara inicialmente se calienta a 200-400 º C, mientras que las bombas de vacío están tirando de un vacío dentro de la cámara. Creo que la forma ideal de hacerlo sería utilizar una bobina de calentamiento por inducción en el interior de la cámara que está conectada a través de las paredes de la cámara que utilicen el vacío de alto voltaje de alimentación a través de conectores. Idealmente, la cámara debe pasar por emisión de gases cualquier momento después de que se abre. Aunque tengo curiosidad por saber si podría salirse con la suya no hornear cada vez.
  4. Para todos los sellos en los puntos de conexión de la cámara, especiales de metal juntas de alto vacío se utilizan. Estos son los sellos de una sola vez - tienen filos en las partes inoxidable que sándwich más de un anillo de cobre. La mordedura de cuchillo en los bordes del cobre la creación de un sello que es adecuado para las presiones de vacío ultra-alto.
  5. Todas las superficies dentro de la cámara debe ser lo más suave posible para evitar hoyos o grietas. Estos pueden resultar de las juntas de soldadura. juntas de soldadura deben mitigarse en la medida de lo posible. Profesional de la cámara de fabricantes utilizan un procedimiento electrolítico, que es básicamente lo contrario de galvanoplastia. Se quita una capa delgada de la superficie de la cámara que lo hace muy suave.
  6. Trate de no tener ninguna cabezas de los tornillos expuestos en el interior de la cámara, ya que pueden atrapar el gas entre la cabeza del perno y la cámara.

Por lo general, si usted está tratando de crear plasma de argón que necesita para la cámara de vacío hasta una presión de aproximadamente 6.10 Torr. Después de eso se logra, se permite un poco de gas argón para el flujo en la cámara hasta que la presión se eleva a cerca de 10.3 Torr.

Para tener en cuenta todos estos intercambios de gas y flujo de aire que necesita para que su aparato conectado a través de varios tubos de vacío y sellos especiales. Los tubos utilizados en una cámara de vacío es también de acero inoxidable. Las juntas de conexión en cada extremo de un tubo que se llama una brida de vacío. El vacío típico reborde usado en este caso es el Conflat, o brida CF. Esto se ve abajo a la izquierda. Como se mencionó antes, cada cara del acoplamiento de dos extremos de la brida CF tiene un borde afilado en él a morder en una junta de cobre suave. Esto crea un sello que es adecuada para la obtención de ultra alta vacíos. Otro tipo común es el KF o QF. Mira esto de la derecha. Este es el estándar ISO para bridas de liberación rápida. El nombre proviene de Klein brida (KF) o rápida brida (QF). El reborde de KF tiene un sello de goma alrededor de un anillo de metal. A continuación, el cierre se coloca alrededor de la brida y bloqueos de todo apretado.

 Un CF (CONFLAT) tubería y la brida con junta de cobre.
Un CF (CONFLAT) tubería y la brida con junta de cobre.
 Un KF-25 te, o-anillo, y una pinza.
Un KF-25 te, o-anillo, y una pinza.

Otras cosas que se requieren para la cámara son los instrumentos y las ventanas. Instrumentos y las sondas de tensión se adjuntan a la cámara de uso de accesorios de vacío pasante. Estos pueden tener muchas formas y tamaños según su finalidad. Algunos de los tira y afloja o se deslice dentro y fuera, mientras que algunos de ellos son fijos y sólo se utilizan para la tensión. Aquí hay un par de elementos de alta tensión de alimentación directa:

 De alto voltaje pasante de cámaras de vacío.
De alto voltaje pasante de cámaras de vacío.
 De alto voltaje pasante de cámaras de vacío.
De alto voltaje pasante de cámaras de vacío.

Windows se llaman ventanas en el mundo vacío. Son lo mismo que una brida excepto que en lugar de un tubo de extensión o una gorra, la ventana es de vidrio en su cara. Las superficies de contacto son los mismos que cualquier otro reborde.

Objetivo material y equipo conexo
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El objetivo es hacer de cualquier material que desea depositar en el sustrato. En el caso del vidrio de ITO un sustrato de ITO se utiliza. Estos objetivos vienen en los discos alrededor de 2 pulgadas a 3 pulgadas de diámetro y costará alrededor de $ 300.

Para mantener el sustrato en el lugar que usted necesita lo que se llama un arma de origen. El arma de origen (magnetrón) también tiene un campo magnético que mantiene los átomos de argón excitados lejos de la superficie del sustrato. Que mantiene el sustrato de la quema de arriba.

Comprar en línea (eBay), puede conseguir por alrededor de $ 1500. También puede hacer uno mismo con imanes potentes en el patrón correcto. Aquí hay un par de ejemplos de lo que un arma de origen magnetrón sputtering es así:

 Magnetrón arma fuente farfulla. El disco de destino se encuentra en el centro.
Magnetrón arma fuente farfulla. El disco de destino se encuentra en el centro.
 Magnetrón arma fuente farfulla. Este es un disco de diámetro de la fuente más pequeña.
Magnetrón arma fuente farfulla. Este es un disco de diámetro de la fuente más pequeña.

El arma de origen tiene que ser refrigerados por agua como el plasma que se caliente de manera significativa. Para mantenerlo refrigerado por agua que necesita un pasamuros de vacío que tiene un tubo que puede acomodar el tamaño de la tubería que conduce a la pistola de origen. Si usted compra una pistola de origen a continuación, el tubo de alimentación directa se suele incluir con la compra. Una bomba de agua $ 50 puede realizar la tarea de suministrar un flujo constante de agua fría a la cabeza de la pistola de origen.

El sustrato es lo que está depositando la fina película sobre. Esto puede ser una oblea de silicio, vidrio, metal, etc ... En la fabricación de bolsas de patatas fritas, farfulla se utiliza en bolsas de plástico para recubrir el interior con una capa de metal. En el caso de ITO el sustrato es generalmente de vidrio, pero hay algunos tipos de plástico que se pueden utilizar para la realización de elementos transparentes flexibles. El sustrato se une a un titular en la parte superior de la cámara. Se mantiene en su lugar por un vacío o, a veces con adhesivos.

Para desarrollar una película uniforme titular sustrato es a veces rota con un Sistema rotatorio conectado a un motor paso a paso en el exterior de la cámara.

Fuente de alto voltaje
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Para excitar todos los átomos de argón tendrá que establecer un campo eléctrico de alto voltaje a través de la pistola de origen. Que crea el plasma fuera del ambiente de argón de alto vacío. Esta debe ser de 600 voltios (no muy alto) de 1 a 2 amperios. Usted puede encontrar fuentes de tensión como este en eBay o directamente de una compañía que se especializa en ellos.

Hay dos tipos de fuentes de voltaje se puede utilizar para farfullar: CC o corriente continua, y RF, la corriente alterna de alta frecuencia. El método de CC es eficaz, pero la tasa de deposición es lenta, y porque el bombardeo de la meta es continua, el objetivo puede sobrecalentarse y causar daños estructurales que reduce la vida útil del material de la blanco. RF es mucho más eficaz, ya que utiliza el objetivo de manera más eficiente. imanes de alta potencia para mantener los electrones libres cerca de la superficie del objetivo. Posee la totalidad de los electrones libres en un mismo lugar aumenta la probabilidad de ionización de las moléculas de gas argón. Como resultado de la alta concentración de iones, hay más bombardeos del material utilizado. Esto permite que el material blanco que se deposita con mayor rapidez sobre la superficie del sustrato.

Usted puede obtener una fuente de alimentación de CC en este rango de alrededor de $ 1200. Usted puede obtener un suministro de energía de RF por alrededor de $ 2000.

Otros materiales
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El argón se puede comprar en una tienda de productos de soldadura. Los gastos de depósito de entre $ 75 y $ 150. Una vez que usted compra el tanque se puede llenar por alrededor de $ 40. Usted también necesitará una válvula de alto vacío para conectar el tanque de argón a la cámara. Usted puede obtener este tipo de válvulas de $ 150 a $ 300.

Otros procedimientos con artículos:

Vacío información:

Dónde comprar equipos:

Información General:

Sputtering testigos:

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