Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 17
Текст из файла (страница 17)
9. Обычные промышленные графиты относительно мягки и имеют большое количество пор. Пиролитнческнй графит — более плотный и более твердый материал. Относительно новым материалом является стеклообразный углерод, который изготовляется путем термического разложения органических полимеров [90[. В отличив от графита, который имеет матовую поверхность и легко шлифуется, стеклообрззиый углерод — блестящий неотсланвэющийсн материал, образующий при взломе изъязвленную поверхность. Его плотность относительно низка (порнсгость составляет окало 30%) [9Ц. Образующиеся поры имеют сферическую форму и не доступны для проникновения газов: этот материал имеет очень низкую проницаемость даже для гелия.
По чистоте и зольности (<50 частей на млн.) атот материал превосходит обычные графиты (несколько сотен частей на мли.). Стеклообразный углерод рекомендуется для плавления Агм — Вч соединений, теллуридов и Мйрз. Ои не смачнвается расплавленным алюминием и в течение ограниченного времени даже выдерживает воздействие расплавленного г(азОз, Стеклообразиый углерод имеется в аиде тиглей илн тонких пластинок.
которые могут обрабатываться механически. Несмотря на то, что стеклообразный углерод представляется вполне перспективным материалом для испарителей, однако в настоящее время опубликовано еще очень мало данных об его применении. Все изделия нз углерода обладают высокой электропроэодиостью н поэтому могут нагреваться за счет джоулева клн индукционного нагревов. Кроме того, онн хорошо проводят тепло и имеют низкий кодффицнент термического расширения; отсюда следует вывод о том, что нм присуща высокая устойчивость к термоудару.
Так как стеклообразный углерод обрабатывается механически, то из него можно изготавливать испарителя с непосредственным джоулевым нагревом сложной фдрмы в виде тнглей яли брусков с прорезями. Однако испарнтелн с малым поперечным сечением непрочны. Хотя давление паров графита н допускает воэможность его ярнменеиия при Т. = 2000' С, фактический температурный предел его применения более низкий. Как показано в табл.
9, мвогве металлы, включая тугоплавкие, образуют карбиды нлн эвтектнки прн невысоких температурах. Кроме того, вследствие большой внутренней поверхности графитовых испарнтелей, при их нагревании выделяются значительные количества СОз, СО, Нз и Нэ. Полное обезга- Гл. 1, Вакуумное испарение Таблица 9 Свойства графита 184, 821 Давление паров, мм рт. ст.
прн 1900 'С 10 при 2500 С 1О з Теоретическая плотность 2, 265 промышленного графита 1,6 — 1,8 стеклообразного углерода 1,3 — 1,5 пиролитического графита до 2,26 Удельное электрическое сопротивление,)Г!О-з Ом см пройышленного графита 0,5 — 2,5 стеклообразного углерода 1 — 5 пнролитнческого графита 0,5 †5 Коэффициент термического расширения,х 10-' град-г промышленного графита 2 — 6 стеклообразиого углерода 2 — 4 пнролитического графита (1 — 1О Термическая прочность при контакте с металламк и окислами: 1У вЂ образован карбидов прн Т~.1400 'С Мо -образование карбидов прк Т)1200 'С Та -образование карбидов при Т>1000 'С Р1, Рб, й5 — реакции при температурах, близких к температуре образования эвтектики А1 — расплавленный металл образует карбиды 35 Т! — расплавленный металл легко вступает в реакцию и образует нелетучне карбиды †мог быть испарены без реакции †расплавленн металл проникает в графит и образует соединения: †восстановлен наблюдается после 4 мин при 2000 'С -восстановление наблюдаетсн после 2 мнн при 2300 'С вЂ восстановлен наблюдается пссле 4 мин при 1600 'С вЂ” восстановление наблюаается после 8 мин прн 1800 'С Сн, Ве !Деленные металлы 75О ВеО ЕгОз М80 ' 70 живанис испарителей происходит при температурах выше 17Ю' С.
При испарении меди из графитовых тиглей наблюдалось такое интенсивное выделение газа, что капельки меди микронного размера попадалн нз поверхность подложки, расположенную на расстоянии 50 см от испарнтеля При нсиользовании более плотного графита подобный эффект нзблюдатьсв не должен. Испарение алюминия из графитовых лодочек было исследовано Морием и др. !92]. Расплзвленбый металл смачивал,графит и растекался по его поверхности, увеличивая тахнм образом эффективную площадь испарения. Это растекание можно предотвратить, создав границу с барьером из А1,0а„ потому что контактный угол между жидким металлом и окисью составляет приблизительно 90'.
Кроме того, при испарении алюминия образуется А1аСа, который всплывает из расплава, уменьшая тем самым свободную площадь поверхности. Добавление в расплав 1-23а титана замедляет эту реакцию. Наконец, для получения неизменного уровня жидкого металла при постоянной скорости испарения яеобходимо не. прерывно загружать лодочку металлом, пополняемым от алюминиевой проволоки. Механизмы подачи яспаряемого вещества поставляются промышленностью [931. Следует указать, что с нх помощью можяо увеличи. 4. Конструкцнн нспарнтелей н нх прнмененне вать емкость небольших нспарнтелей [94, 95[. Испарнтелн кз графи а мо т ж.
а а рименять также н для испарения материалов, которые обычно обруют карбиды, если использовать керамические вкладыши. Как показано а- в нижней части табл. 9, температуры восстановления тугоплавкнх окислов достигают бтопгвяяеиыд 2000' С нли превосходят ее. из иитФиди пот оп Ннтрнд бора стабилен в кан. боои Топтопобие отиилгитопи такте с углеродом. Хеммер н Грититодый Пндмонт [96[ сконструнраваля нспаритель, изображенный на рис. 20. Он состоят нз двух- тоииоие сгеннога графитового цилиндра зииииы с вкладышем из ннтрида бора, нагреваемого при пропуска- тели дапускалн нагрев испа[знотиимитипк Тпнткпобыо нин тока. Танталовые отражателя да температуры 2000 С.
Максимальная достнгннтая тем- Рнс. а. Г В Рнс. За. Грнвнтнныа нснлрнтсль сн ннлллымси пература была 2600З С, что нь нннрндн анрл [зсЬ позволнло нспарять такие соединения, как ЯОз, СеОс и Яз[ь[с. Однако если учесть давление собственных паров углерода и днссоциацию Вр[, полученные в результате такого испарения пленки были, вероятно, не очень чнстымн. Г.
Испарение материалов с помощью нагрева электронной бомбардировкой Для испарения, кроме джоулева нлн нндукцконного нагревов, можно также использовать нагрев матерналав электронной бамбарднровкой. Для этого поток элентронов в электрическом поле ускоряется да энергии ат 5 до 10 кэВ и фокусируется на поверхности материала. При столкновеннн большая часть кннетической энергии частицы превращается в тепловую энергию н прн этом могут быть получены температуры свыше 3000'С.
Так как энергия передается заряженнымн частицами, то она может быть сконцентрирована только на поверхности нспаряемога вещества, в та время как сам нспарнтель остается при более вязкой температуре. Следовательно, взаимодействие между нспаряемым веществом и матерналом нспарнтеля сильно уменьшается. Этот метод практически мажет быть осуществлен в большом числе вариантов. Существует целый ряд разнообразных испарнтелей, описанных в отдельных статьях и в обзорах Холленда [97[ н Берндта [60[.
Испарнтелн можно класснфнциравать по методам ускорения электронов нли по способам закрепления нспаряемога вещества в нспарнтельной снстеме. В устройствах, основанных на принципе нагрева электронной бомбардировкой, применяются электронные пушки. В качестве источника электронов обычно используется катод нз вольфрамовой проволоки, поскольку этот материал сохраняет механическую прочдастц я форму пря высокнх температурах, необкоднмых для получення значнтельной элект. ранкой эмиссни [989 Срок службы такого катода ограничен возможнымн реакциями с парамн нспаряемого матернала н катодным распылением, обусловленным бомбардировкой катода цоложнтельнымн ионами высоких энергий.
Следовательно, конструкция электронных пушек должна пре- 7! Гл. !. Вакуумвве нспарение дусмзтрнвать возможность легкой замены катода. Электроны, эмнтти'оваияые из катода, необходимо ускорить до потенциала в несколько кВ. спарнтели, в которых ускоряющее поле прикладывается между катодом н испаряемым материалом, называются нспарителямн с испаряемым анодом. В другом типе испарнтелей используются электронные пушки с независимым анодом. Они имеют отдельный анод с отверстием, через которое электронный луч попадает в зону испарения. Энергия электронов в пучках достаточна для ионизация остаточных газов нли молекул испаряемого 'фаенятерф~ быеене наяря ние Каяряжеяае бювара туарет радеl Кантер 4тнрямяние панама ба|юнее Канрдкел бела рнс. 31.
электронно.лучевая невврвтоль с ясклрнемым оводом: о — коветрукцвя е вводом в воде кодве1кенноа квнлн; б — нонструкцон е екрлннро. ванным кетодом 11031; е — конструкцвн е екреннроввйкым катодом 11011. вещества. Эти процессы обуславливают потери энергии злектронамн пучка и расфокусировку последнего. Для уменьшения этих эффектов давление в вакуумной камере жно быть ниже 10-' мм рт. ст. Другие проблемы, возникающие вследстйие процессов ионизацни, носят специальный характер в зависимости от конкретного типа электройной пушки. 1) Электронные пушки с нспариемым анодом. Испарителн с испарявмым анодом имеют катод в виде проволочной петли, расположенной вблизи испаряемого вещества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
