vptu (Раздаточные материалы), страница 3

ОсаждениеCd на стенки приводит внегодность вакуумную систему600WAl2O3~260014001520-Ta , WW-Испарение с помощью дугимежду стержнями из углеродаили при электронно лучевомиспарении. av < 1 .-Высокие скорости испарениябез расплавления.Предпочтительным являетсясублимация при радиационномнагреве стержней.Электроосажденный Crвероятно выделяет водородAl2 O3 ,BeOОбразует сплав с W . Дляуменьшения разрушениязагрузка по весу не должнабыть более 30% веса нитииспарителя. Возможнасублимация с малой скоростью13Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Продолжение Таблицы № 2Температуры и материалы испарителей, используемые для испарения простых элементовМедь( Cu )Галлий( Ga )Германий( Ge )Золото( Au )Индий( In )Железо( Fe )108430940Приp = 10 −2мм рт.ст.*126011301400ТигельºСТочкиплавленияИспаряемоевещество имолекулярныйсостав паровМатериалиспарителяПроволока,фольгаТемпература,ПримечаниеW,Mo , TaMo , C ,Al2 O3Практически не взаимодействует стугоплавкими материалами.Предпочтительным материаломдля тиглей является Mo , так какон может обрабатыватьсямеханически и хорошо проводиттепло.-BeO ,Al2O3Образует сплазы с тугоплавкимиметаллами.

Окислы подвергаютсявоздействию при температуревыше 1000°СW , C,Al2O3Смачивает тугоплавкие металлы,но растворимость в W плохая.Наиболее чистые пленкиполучаются при электроннолучевом испаренииW,Mo , Ta10631400W , MoMo , CРеагирует с Ta , смачивает W иMo . Тигли из Mo выдерживаютнесколько процессов испарения156950W , MoMo , CПредпочтительны лодочки из MoBeO ,Al2O3 ,ZrO2Образует сплавы со всемитугоплавкими металлами. Загрузкапо весу не должна быть более 30%веса нити испарителя дляуменьшения разрушения.Возможна сублимация с малойскоростью15361480W14Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Продолжение Таблицы № 2Температуры и материалы испарителей, используемые для испарения простых элементовПриp = 10 −2мм рт.ст.Проволока,фольгаТигельМатериалиспарителяТочкиплавленияИспаряемоевещество имолекулярныйсостав паровТемпература,ºССвинец( Pb )328715W , Mo ,Ni , FeМеталлыНе смачивает тугоплавкиеметаллы.

Токсичен.Магний( Mg )650440W , Mo ,Ta , NiFe , CСублимирует.Марганец( Mn )1244940W , Mo ,TaAl 2 O3Смачивает тугоплавкие металлы.Молибден( Mo )Никель( Ni )Палладий( Pd )Платина( Pt )2620145015501770*ПримечаниеМалые скорости сублимации изMo фольги. Предпочтительнымявляется электронно-лучевоеиспарение.Образует сплавы с тугоплавкимиметаллами, следовательнозагрузка должна бытьограничена. Малые скоростисублимации из Ni фольги илипроволоки. Предпочтительнымявляется электронно-лучевоеиспарение2530--1530W,WфольгапокрытаяAl 2 O3Тугоплавкиеокислы1460W,WфольгапокрытаяAl 2 O3Al 2 O3Образует сплавы с туго плавкимиметаллами.

Возможнасублимация с малой скоростьюThO2 ,ZrO2Образует сплавы с тугоплавкимиметаллами. Использованиемногонитевой проволокисокращает время испарения.Предпочтительноэлектроннолучевое испарение2100W15Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Продолжение Таблицы № 2Температуры и материалы испарителей, используемые для испарения простых элементовРодий( Rh )1966Приp = 10 −2мм рт.ст.*2040W240Mo , Ta ,нержавеющая сталь304Селен( Se2 , Sen :n = 1− 8 )Кремний( Si )Серебро( Ag )Стронций( Sr )Тантал(Ta )217Материал испарителяТигельТочкиплавленияИспаряемоевещество имолекулярныйсостав паровºСПроволока,фольгаТемпература,ПримечаниеThO2 ,ZrO2Малые скорости сублимацииRhизфольги.Предпочтительно электроннолучевое испарениеMo , Ta ,Al 2 O3Смачивает все материалыиспарителей.

Осаждение настенки приводит в негодностьвакуумную систему. Токсичен.av = 1BeO ,14101350-ThO2 ,ZrO2 , C9611130Mo , TaMo , C770540W , Mo ,TaMo ,Ta , C30003060--Тигли из тугоплавких окисловразрушаются расплавленнымSi и пленки загрязняются SiO .Малые скорости сублимации сSi нитей. Наиболее чистыепленки получаются приэлектронно-лучевом испаренииНе смачивает W . Тигли из Moнаиболее долговечныСмачивает все тугоплавкиеметаллы, не образуя сплавовНапыление путем джоулеванагрева соприкасающихся Taнитей,илипосредствомпропускания дуги между Taстержнями. Предпочтительноэлектронно-лучевое испарение16Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Продолжение Таблицы № 4Температуры и материалы испарителей, используемые для испарения простых элементовТеллур( Te2 )Олово( Sn )Титан( Ti )Вольфрам(W )Ванадий(V )Цинк( Zn )Цирконий( Zr )Приp = 10 −2мм рт.ст.*Материал испарителяТигельТочкиплавленияИспаряемоевещество имолекулярныйсостав паровºСПроволока,фольгаТемпература,ПримечаниеСмачивает все тугоплавкиеметаллы, не образуя сплавов.Загрязняет вакуумную систему.Токсичен.

av = 0,4450375M , Mo ,TaMo , Ta ,C , Al2 O33231250W , TaC , Al2 O3Смачивает и разрушает MoC , ThO3Вступает в реакцию стугоплавкими металлами.Скорости сублимации небольшие при джоулевомнагреве стержней илипроволок. Предпочтительноэлектронно-лучевое испарение-Напыление путем джоулеванагрева скрученных проволокили пропусканием дуги междустержнями. Предпочтительноэлектронно-лучевое испарениеMoСмачивает Mo , не образуясплава.

Слабо реагирует с W ,образуя сплав. Возможнасублимация с малой скоростьюFe ,Al2 O3 , C ,MoВысокие скорости сублимации.Смачивает тугоплавкиеметаллы, не образуя сплавов.Осаждение на стенки приводитв негодность вакуумнуюсистему-Смачивает и слабо реагирует сW , образуя сплав.Предпочтительноэлектроннолучевое испарение17003380192042018501750323018503452400W , Ta-Mo , WW , Ta ,NiW17Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Тиглевые испарители и материалы тиглейТугоплавкие металлы.

Тиглевые испарители применяются в том случае, когда длянанесения пленки требуется значительное количество расплавленного металла (несколькограммов и больше). Так как расплавленный металл контактирует с тиглем в течениедлительного времени, подбор термически стабильных и незагрязненных материалов долженпроводиться очень тщательно. Совместимость испаряемого вещества с тугоплавкимметаллом тигля может быть оценена с помощью изучения фазовых диаграмм обоихматериалов.

Комбинация металлов должна иметь очень низкую взаимную растворимость итугоплавкую эвтектику.Рис. 8 Молибденовый тиглевый испаритель с нагревателем из листового тантала, перфорированного в видезмейки.Если может быть найден соответствующий тугоплавкий металл для тигля, то тигли изэтого металла будут иметь преимущества перед тиглями из окислов металлов, в которыхнезначительное взаимодействие с расплавленным испаряемым металлом, а также испарениезагрязнений из окислов иногда трудно заметить. Кроме того, металлические тигли могутизготавливаться различными по форме и размерам; они имеют лучшую теплопроводность именьшую чувствительность к перепадам температуры, чем тигли, изготовленные из окисловметаллов.

Если вернуться к табл. 2, то легко заметить, что некоторые металлы можноиспарять из молибденовых тиглей. Из приведенных трех тугоплавких металлов молибденнаиболее дешев и механически обрабатывается значительно легче вольфрама. На рис. 8приведена конструкция испарителя, применяющегося для испарения Cu , Ag или Au .Растворимость этих трех металлов в молибдене и молибдена в них очень мала. Былопроведено пятьдесят циклов испарений Cu из одного и того же молибденового тигля,причем не было обнаружено разрушения последнего, в то время как проникновение золота встенки молибденового тигля было обнаружено уже после примерно десяти цикловиспарения.

Нагреватель с джоулевым нагревом состоит из двух разрезанных пополамтанталовых лент, соединенных вместе точечной сваркой (см. левую часть рис. 8).Поддерживаемый с двух концов медными зажимами, этот нагреватель имеетцилиндрическую форму и не контактирует с остальными частями испарителя.Дополнительным преимуществом перфорированного в виде змейки нагревателя излистового металла по сравнению с проволочной спиралью является большая излучающаяповерхность. Вследствие применения нескольких тепловых экранов подводимой мощностиоколо 500 Вт вполне достаточно для испарения Cu и Ag .

Система этого испарителяобеспечивает очень стабильные скорости испарения и легко автоматизируется посредствомсистемы обратной связи от ионизационного или кварцевого датчиков скоростей осаждения.18Вакуумные Плазменные Технологические Устройства (ВПТУ)Структурные последствия образования зародышей втонких пленкахТеория зародышеобразования утверждает, что для того, чтобы конденсация пленкибыла устойчивой, необходимо преодолеть некоторый потенциальный барьер.

Если этобарьер зародышеобразования, то пленка на начальные стадиях роста будет иметьостровковую структуру. Структурные следствия, обусловленные наличием барьеразародышеобразования, можно выяснить, рассматривая два предельных случая: первый —случай очень большого барьера зародышеобразования, т.е. большого критического зародышас высокой положительной свободной энергией образования, а второй — очень малогобарьера зародышеобразования. Так как наименьший возможный конденсат состоит из двухатомов, последний случай описывает ситуацию, в которой двухатомный зародыш уже является сверхкритическим.

Рассмотрим теперь структуру пленки после того, как средняятолщина осажденного слоя составит несколько моно слоев. В условиях большого барьеразародышеобразования пленка будет состоять из малого числа больших зародышей.Зародыши должны быть большими, так как минимально возможный устойчивый размервелик, и их относительно немного, так как частота зародышеобразования относительно мала.Пленка, образованная в условиях малого барьера зародышеобразования, должна состоять избольшого числа маленьких зародышей, так как минимальный устойчивый размер теперь мал,а частота зародышеобразования велика.Пленка, состоящая из плотно упакованных маленьких островков, становитсянепрерывной, так как эти островки соприкасаются и срастаются друг с другом на раннихстадиях процесса осаждения.