Как усвоихме вакуумното магнетронно пръскане на филми
Тъй като сме преминали относително завършен етап в овладяването на технологията на вакуумно отлагане на тънки филми, за мен беше логично да имам идеята да споделя моя опит с вас. Разбира се, може да ви се струва, че в това движение имаше малко на самия ръб на науката и технологиите. Според нас обаче самият опит може да бъде полезен.
И така, историята започна малко по-рано, когато получихме вакуумна камера. Пътят й до нас не беше близък и може да бъде описан в отделна история, но това, както се казва, е „съвсем друга история“. Ще кажа само, че дори по-рано това донесе на хората някаква полза в една от лабораториите на университета в Гьотинген.
Първото нещо, върху което започнахме да работим с вакуумната камера, беше да изпробваме метода на термично отлагане на метали върху основи. Методът е прост и стар като света. Мишена от разпръснат метал, като сребро, се поставя в молибденов тигел. Около него е поставен нагревателен елемент. Използвахме тел от волфрамова сплав, която беше навита в спирала.
Цялостното устройство за терморазпръскване изглежда така:
Оборудване за термично пръскане на метали. и. Сглобена (махнат щит и болт). Легенда: 1 - тигел, 2 - нагревателен елемент, 3 - паропровод, 4 - токов проводник, 5 - термодвойка, 6 - образна рамка.
След преминаване на тока (той преминава във вакуумната камера през запечатаните проводници), спиралата се загрява, загрява лодката, в която целевият материал също се нагрява и изпарява. По облака на парата се издига облак от метални пари и обгръща тялото, върху което е необходимо да се нанесе метален филм.
Самият метод е прост и добър, но има и недостатъци: висока консумация на енергия, трудно е да се поставят повърхности (тела) в облака от пари, върху които трябва да се отложи филмът. Адхезията също не е най-добрата. Те бяха приложени към различни материали, включително метали, стъкло, пластмаса и др. Главно за изследователски цели, тъй като ние просто овладявахме вакуумно оборудване.
Сега е време да поговорим за вакуумната система. Проведохме експериментите във вакуумна камера, оборудвана с вакуумна система, състояща се от ротационен вакуум и турбомолекулярна помпа и осигуряваща остатъчно налягане от 9,5 • 10 -6 - 1,2 • 10 -5 mm Hg.
Ако на пръв поглед изглежда, че не е трудно, то всъщност не е така. Първо, самата камера трябва да е достатъчно плътна, за да поддържа висок вакуум. Това се постига чрез запечатване на всички функционални фланци и отвори. Горните и долните капаци на фланците имат еднакви, по принцип гумени уплътнения, както и най-малките отвори, предназначени за инсталиране на прозорци, сензори, устройства, уплътнени уплътнения и други капаци на фланеца, само с много по-голям диаметър. Например, за надеждно запечатване на такава дупка
Изисква фланец, уплътнение и хардуер, както е показано на тази снимка.
Този сензор измерва вакуума в камерата, сигналът от него отива към устройството, което показва нивото на висок вакуум.
Необходимото ниво на вакуум (например 10-5 mm Hg) се постига, както следва. Първо, горната помпа евакуира ниския вакуум до ниво 10-2. При достигане на това ниво се включва високо вакуумна помпа (турбомолекулярна), чийто ротор може да се върти със скорост 40 000 об/мин. В този случай горната помпа продължава да работи - изпомпва налягането от самата турбомолекулярна помпа. Последният е доста капризна единица и нейното „деликатно“ устройство и изигра роля в тази история. Използваме японска турбомолекулярна помпа от вакуум в Осака.
Препоръчва се въздухът, изпомпван от камерата с маслени пари, да се изхвърля в атмосферата, тъй като фини маслени капчици могат да "изпръскат" цялата стая.
След като се справихме с вакуумната система и разработихме термично пръскане, решихме да опитаме друг метод за нанасяне на филми - магнетрона. Имахме дългогодишен опит в комуникацията с една голяма лаборатория, която ни прилага функционални нанопокрития за някои от нашите разработки само чрез метода на магнетронно разпрашаване. Освен това имаме доста тесни връзки с някои департаменти на МИФИ, Московското висше техническо училище и други университети, което също ни помогна да овладеем тази технология.