Kuld (Au) ja vask (Cu) kile kleepuvad sageli halvasti, kui need sadestatakse otse klaasile, kvartsile või ränile. Seetõttu kantakse esmalt tavaliselt õhuke kroomi (Cr) nakkekiht, et parandada nakkumist ja katte usaldusväärsust.
Miks nii õhuke kiht nii palju muudab?
Miks kipuvad kuld- ja vaskkiled maha kooruma?
Klaasi, kvartsi ja räni pinnad on keemiliselt stabiilsed, mistõttu on paljudel metallidel raske nende substraatidega tugevaid sidemeid luua. Kui kuld või vask sadestatakse otse nendele materjalidele, tugineb kile sageli peamiselt nõrgale füüsilisele interaktsioonile liideses, mitte tugevale keemilisele sidemele. Selle tulemusena võib kate kooruda, praguneda või kihistuda termilise tsükli, kuubikuteks lõikamise, pakkimise või muude sadestamisjärgsete protsesside käigus.
Erinevus tuleneb metallide endi omadustest.
- Kuldneon väga inertne väärismetall, millel on väga madal afiinsus hapniku suhtes. Selle asemel, et seostuda klaasi või räni oksiidirikka pinnaga, kipuvad kullaaatomid üksteisega sidetuma. See piirab ladestunud kile ja aluspinna vahelist haardumist.
- Vask on keemiliselt aktiivsem kui kuld, kuid see moodustab tüüpilistes sadestamistingimustes ka suhteliselt nõrga liidese sideme klaasi või ränioksiidiga. Sel põhjusel vajavad vaskkiled oksiid{1}}põhistele aluspindadele kandmisel sageli nakkekihti.
Seetõttu kasutatakse kroomi laialdaselt nakkekihina. Aluspinna ja funktsionaalse metallkile vahele asetatuna loob see stabiilsema liidese ja parandab oluliselt katte nakkumist.
Kuidas kroom adhesiooni parandab?
Kroomi kirjeldatakse sageli kui nakkekihti, kuid see ei toimi nagu tavaline liim. Selle asemel loob see aluspinna ja funktsionaalse metallkile vahel stabiilsema liidese, võimaldades kattekihil kindlamalt kinnituda.
-
Liimimine aluspinnaga
Kroom on keemiliselt reaktiivsem kui metallid nagu kuld või vask. Sadestamise ajal interakteerub see kergesti hapnikuga klaasi, ränioksiidi ja paljude keraamiliste substraatide pinnal, moodustades õhukese kroomoksiidi (Cr₂O₃) pinnakihi. See kiht tugevdab katte ja aluspinna vahelist sidet, luues stabiilse aluse ülaltoodud kihtidele.
-
Funktsionaalsete metallidega sidumine
Lisaks sellele, et kroom haakub hästi aluspinnaga, moodustab see stabiilse liidese metallidega nagu kuld, vask ja nikkel. Selle tulemusel koosneb tüüpiline õhukese{1}kile struktuur kolmest kihist:
Substraat → Kroomi adhesioonikiht → Funktsionaalne metallkile
Kroomikiht toimib üleminekukihina aluspinna ja funktsionaalse katte vahel, parandades kilesüsteemi üldist nakkumist.
-
Õhuke, kuid tõhus
Kroomi adhesioonikiht on tavaliselt ainult5-20 nmpaks. Vaatamata väikesele paksusele võib see oluliselt parandada katte adhesiooni, mõjutamata märkimisväärselt metallkile elektrijuhtivust, optilisi omadusi või muid funktsionaalseid omadusi. See on üks põhjusi, miks kroom on endiselt üks enimkasutatavaid nakkematerjale-õhukese kilega-sadestamise korral.
Kus kasutatakse kroomi adhesioonikihina?
Tänu oma võimele parandada liideste sidumist kasutatakse kroomi laialdaselt õhukese{0}kile sadestamiseks erinevates tööstusharudes. Tüüpilised rakendused hõlmavad järgmist:
- Kuldkiled klaasalustel
- Vasest ühendused räniplaatidel
- Optilised katted ja peegeldavad kiled
- MEMS-seadmed
- Pooljuhtide metalliseerimine
- Anduri elektroodid
- OLED ja ekraanitehnoloogiad
Enamikus õhukese{0}}kile rakendustes toimib kroom pigem aluskihina kui lõpliku funktsionaalse kattekihina.
Kuidas kasutatakse kroomi vaakum-sadestamises?
Termilise aurustamise ja elektronkiirega aurustamise korral tarnitakse kroomi tavaliselt õhukese kile sadestamise lähtematerjalina. Sõltuvalt aurustussüsteemist ja protsessinõuetest on see saadaval mitmel kujul, sealhulgas graanulitena, tükkidena ja varrastena.Kroomi graanulidkasutatakse laialdaselt laboratoorsetes ja tööstuslikes kattesüsteemides, kuna neid on lihtne laadida ja need tagavad stabiilse aurustumise.
Magnetroni pihustamise ja muude PVD-protsesside jaoks tarnitakse kroomi kujulKroomi pihustamise sihtmärgid. Kroomimaterjali valik sõltub sadestamise protsessist ja seadmetest.
Protsessi näpunäited
Hoidke kroomikiht õhuke
Kroomi adhesioonikiht on tavaliselt vaid mõne nanomeetri paksune. Liigne paksus võib suurendada kile pinget ja optiliste kattekihtide puhul võib see vähendada valguse läbilaskvust.
Deposiit vaakumit purustamata
Võimaluse korral asetage kroomikiht ja funktsionaalne metallikiht samasse vaakumtsüklisse. Kokkupuude õhuga võib kroomi pinda oksüdeerida ja vähendada selle sidumisvõimet.
Kasutage kõrge{0}}puhtusastmega kroomi
Aurustumismaterjali kvaliteet mõjutab katte konsistentsi. Kõrge -puhtusastmega kroommaterjalid, mille lisandisisaldus on madal, aitavad parandada protsessi stabiilsust ja vähendada saastumise ohtu sadestamise ajal.
Järeldus
Kuigi kroomi nakkekiht on vaid mõne nanomeetri paksune, mängib see katte töökindluse parandamisel võtmerolli. Olenemata sellest, kas tegemist on pooljuhtide tootmise, optiliste katete või uurimistööga, on sobiva kroommaterjali valimine oluline osa usaldusväärse õhukese kile jõudluse saavutamiseks.