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      什么是氣相沉積涂層?

      25 年來,鋁熱蒸發到薄聚合物網上,如聚酯(PET)和聚丙烯(PP),已經生產了大量的阻隔包裝薄膜、裝飾薄膜、電容器膜和一些窗膜。寬幅網絡處理經驗與沉積技術,例如電子束蒸發、磁控濺射和等離子增強化學氣相沉積,創造大量新的、令人興奮的涂層材料,包括氧化物和大多數元素的氮化物。更具體地,這些涂層組合成復合物涂層堆疊帶來了新產品,例如低輻射率、太陽熱反射、建筑玻璃膜、電致變色器件和高性能光學反射器。憑借這些技術,獨特的涂層可以實現特性,例如透明電極、濕氣和氣體的柔性玻璃屏障、和用于安全設備的非晶軟磁材料。

      要使用真空涂層網構建功能強大的組件,應該遵循嚴格的質量標準用于真空鍍膜的柔性基板。表 32.1 對大多數基材進行了調查今天使用。 許多不同的特性對于涂層后的進一步功能很重要,例如,機械拉伸強度、楊氏模量、表面光潔度、光學透明度(例如透明度霧度)、以及耐腐蝕和抗紫外線照射。許多特殊的附加表面處理也在獲得必要的產品性能方面變得不可或缺。表 32.2 列出了大部分涂層迄今為止已在工業上使用的材料。最近,低成本 SiO2 的技術可用性A12O3 涂層創造了非常有趣的涂層堆疊構建模塊。 2

      自 1980 年以來,通過物理氣相沉積 (PVD) 技術形成的工具涂層已成為一種基于早期先驅者的工作,圍繞 PVD 工具涂層發展了一個行業在這個領域里。

      主要是所有 PVD 硬涂層技術都是反應過程,即金屬物質被汽化,并且將氣體送入涂層室,該氣體與金屬物質反應形成所需的化合物。此外,當今所有成功的硬涂層工藝都涉及離子輔助沉積的硬涂層。沉積過程中的離子輻射確保了完全致密、附著良好的硬涂層。在沉積之前,對所有基板進行濺射蝕刻以去除任何氧化物層,并使用熱量來去除當使用高速鋼 (HSS) 工具時,將基材溫度提高到 450 至 500°C 范圍內。

      今天有四種基本類型用于沉積 PVD 工具涂層的設備,它們都屬于離子鍍的廣義范疇。這四種類型的區別在于通過蒸發或濺射使源材料蒸發;等離子體的產生方式;和構成等離子體的離子、電子和氣體原子的數量和類型。四PVD硬涂層技術是低壓電子束蒸發, 陰極電弧沉積, 三極管高壓電子束蒸發,10 以及平衡和不平衡磁控濺射。

      這四種PVD工藝雖然有很多相似之處,但也有很多不同之處這可以對可以在這些系統中沉積的薄膜類型產生影響。每種方法都有優點和缺點,沒有一種方法適合所有應用。低壓電子束蒸發過程在電離蒸發的反應氣體原子方面非常有效,并且估計已將電離量設為 50%。低壓電子束沉積是一種非常一致的生產非常堅硬和光滑的 TiN 的工藝,這已成為行業標準。

      濺射沉積是最復雜的方法之一,并且在許多情況下更昂貴。然而,濺射沉積允許更好地控制多元素薄膜的成分和更大的靈活性在可能沉積的材料類型中。

      決定薄膜生長動力學、微觀結構演變的主要沉積變量,因此,通過諸如熱或熱等技術從氣相生長的薄膜的物理性質電子束蒸發、化學氣相沉積和濺射沉積是前驅體的化學狀態;入射前體通量、動能和軌跡;薄膜生長溫度;以及入射污染物和基材的通量和化學狀態、表面清潔度、結晶度和取向。這些代表電影制片人在他或她可以調整沉積材料的特性。重要的是要知道,在某些情況下,污染物通量與薄膜材料的通量競爭以在沉積過程中摻入,并且它在很大程度上取決于基礎壓力、抽氣速度和反應器真空的設計系統(例如,基材負載鎖定是否用于規避重復的空氣暴露),而基材表面清潔度也影響預沉積處理。

      熱蒸發生長過程中入射通量的動能由下式確定蒸發源的溫度約為 0.1 eV。然而,在等離子或離子束中沉積技術,入射通量的動能可以增加到數百 eV。氣相薄膜生長過程中的低能量(通常 <100 eV)離子輻照已被證明 13,14可用于通過捕獲、優先、可控地改變沉積層的物理性質濺射、增強的原子擴散和動態碰撞混合。廣泛描述了形成氣相的不同方法。 15 當強調等離子體和離子束濺射沉積技術,其他氣相沉積的簡要概述與審查主題相關的技術有助于建立正確的觀點通過等離子體和離子束濺射沉積形成多組分薄膜。優點和本綜述中討論的技術的缺點可能因特定材料而異被納入薄膜。

      薄膜研究的進展是基礎研究與研究之間相互作用的一個顯著例子實際應用。對改進方法和性能的需求有助于推動新的這些發現反過來又為應用開辟了更多機會。電子設備、涂層、顯示器、傳感器、光學設備和許多其他技術取決于薄膜的沉積。即使存在成熟的方法來生產高質量的電影,人們仍然對可能更便宜的替代方法很感興趣,更可靠,或能夠生產具有新穎或改進性能的薄膜。

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