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G-系列镀膜设备技术详解

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G-系列镀膜设备技术详解



  CVD薄膜制备设备-G系列

  1. “G-系列”设备制膜原理:

       本公司研发的“G-系列”CVD制膜设备所搭载的原料供给系统为“气态原料供料系统”(Gas precursor),故将该系列设备命名为“G-系列”设备。该系列设备适用于沉积薄膜时使用的原料为气态(例如:N2,O2,NO,C2H2等)。气态原料供料系统是由若干路气体质量流量控制计,原料混合室及相应的气体输送管道组合而成。薄膜的计量比是通过控制气体流量来实现。各气源通过流量计后,在混合室内混合均匀后通过导管到达加热衬底表面并相互反应,生成所需要的薄膜。

2.气体原料供料系统的优点:

     “G-系列”CVD薄膜制备设备存在如下优点:①不需要专门加热罐,因此设备构成相对简单,设备制作成本相对偏低;②反应原料直接呈现气态,因此薄膜合成时更加均匀;③由于气态源流量可直接通过质量流量计精准控制,因此可长时间提供精确、稳定、持续的原料气源;④不存在原料浪费现象;⑤设备每步动作均可以通过计算机编程控制,具有工业化应用潜质。

3.1 衬底辅助加热功能(激光CVD,选配)

       本公司研发的“G-系列”CVD制膜设备在选型时,可搭载不同型号的激光发生器,升级为“激光化学气相沉积(laser chemical vapor deposition)”设备。激光化学气相沉积是利用激光增强常规CVD生长过程的一种先进薄膜制备技术。激光束通过高斯整平器后将激光修整为直径10-100 mm的光斑,以一定的入射角照射基板表面以增强整个化学气相沉积过程。原料蒸气在激光光子活化下更易于分解、反应(激光的光化学效应),不仅加速薄膜沉积速率,还大幅度地降低薄膜合成温度(激光热效应)。

      一般功能薄膜的最佳沉积温度通常在1200 °C以下,所以选择常规CVD制膜设备即可满足要求。但对于一些特种结构薄膜而言(例如:ɑ-Al2O3),在1200 °C下并不能获得高质量的结晶相,若想进一步在氧氛围下将其加热温度提高到1200 °C以上,则可以借助激光作为辅助手段。本公司通过光纤激光器的辅助,轻而易举地将一块氮化硅(Si3N4)陶瓷融化(陶瓷发动机材料,熔点1900°C左右)。

      总的来说,选择激光CVD的原因可以归纳为如下两点:①制备一些合成温度高的特种陶瓷薄膜;②作为一种新兴的先进薄膜制备技术,研究者在研究激光与薄膜材料相互作用时,更容易发现一些新问题、拓展新思路、发表好文章、申请好项目。

      注:激光发生器价格昂贵,具体详情,请咨询公司客服。

3.2 智能真空度控制功能(选配)

       对于CVD来讲,其最佳的沉积压强值为600-800 Pa。未搭载智能真空度控制系统的设备,其真空度的调节是一个开环过程,也即是说当操作者发现实际真空度值低于设定值时候,就手动调节抽气挡板阀,使其开度变小,从而减小真空泵的抽气量,腔体压强值因而升高;反之,当抽气挡板阀开度调大时,腔体压强值会因而减小,如此循环。对于搭载有“智能真空度控制系统”的设备,腔体压强数值直接传送给计算机,计算机通过CPU计算后向智能真空挡板阀发出开合指令,从而实现真空度的智能控制。该系统也是工业应用必须的高端技术之一。

       根据需求,本公司可为客户设计单探头真空度控制系统以及双探头真空度控制系统,从而满足客户在不同场合下对真空度控制精度的需求。

       具体详情,请咨询公司客服。

3.3 衬底旋转功能(选配)

       对于“G-系列”设备而言,当制备一些二维或三维立体异型件时,由于工件形状比较复杂,为了使工件涂敷更均匀,通常办法就是在镀膜时,使工件旋转起来。因此就涉及到衬底旋转功能,可以根据客户需要定制。

       具体详情,请咨询公司客服。

3.4 智能操控程序(选配)

       未搭载“智能操控程序”的设备,薄膜沉积过程的每一步动作(比如:气体流量计的开启、挡板阀的开合度调节、真空泵的开启和关闭、计时等)都是通过操作者手动实现,这不仅增加操作者出错的几率,还降低了薄膜的可从复性。通过搭载智能操控程序,能精准控制薄膜沉积过程中的每个动作,实现智能化操作,杜绝人为的低级错误,大幅度提高了样品的可从复性。该部分也是工业化必不可少的。

       具体详情,请咨询公司客服。

3.5 特殊薄膜制备功能的扩展(梯度薄膜的制备)

       根据客户需求,可以实现成分梯度或结构梯度薄膜的制备,从而实现特殊功能的需求。对于所有薄膜而言,随着厚度的增加,薄膜内部的缺陷逐渐增多,因此薄膜表面粗糙度将大幅度增大,同时其内部的内应力也逐渐增大,当内应力达到极限值时,薄膜就会开裂甚至脱落。如果将薄膜设计为沿厚度方向呈现成分或结构线性变化的梯度薄膜,也既是说在随着薄膜厚度的增加,其成分或者结构发生线性的变化,不仅可以达到释放薄膜内应力、降低薄膜表面粗糙度,还可以使其各方面的物理、化学性能沿厚度方向发生规律变化,达到特殊应用的目的。

       另外,根据客户需求,还可以在制备Z-轴(沿膜厚方向)梯度薄膜的时候,将衬底沿X-轴(横向运动)、Y-轴(纵向运动)拖动,从而制备在三维方向上均有梯度变化的薄膜。如果将三维梯度的薄膜划分为小方格,则可以得到几十乃至上千个成分各异的方格点,测量各个方格点的性能,即可迅速得到最佳性能的成分比例,也即是目前新兴的材料基因技术。

      具体详情,请咨询公司客服。

4.主要用途:

      制备各种非氧化物的功能、结构薄膜,例如:石墨烯等碳材料。

5.设备选型:

      请在本公司主页“资料下载”栏目中点击“G-系列设备资料”对应的设备选型表。

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