Почему машина для нанесения покрытия методом испарения наносит покрытие в условиях вакуума?

Когда я впервые узнал или только что соприкоснулся с индустрией машин для вакуумного нанесения покрытий, многим было любопытно, почему испаряемый материал оборудования для нанесения вакуумных покрытий должен находиться в вакуумном состоянии, а вакуумное покрытие должно соответствовать определенным стандартам.Следующие детали:

          Идеальная пленка не может быть сформирована путем испарения материала пленки при нормальном давлении.На самом деле, если давление недостаточно низкое (или степень вакуума недостаточно высока), хорошие результаты не будут получены, такие как испарение алюминия порядка При 10 2 Торр полученный пленочный слой не только не светлый, но даже серо-черный, механическая прочность его крайне низкая, алюминиевый слой можно разрушить легким смахиванием щеткой с беличьим ворсом.

        Выпаривание необходимо проводить при определенных условиях вакуума, потому что:

         1,
         Более высокий вакуум может гарантировать, что длина свободного пробега испаряемых молекул больше, чем расстояние от источника испарения до подложки. Благодаря тепловому движению молекул газа столкновения между молекулами также чрезвычайно часты, поэтому, хотя скорость молекул газа довольно высока (до сотен метров в секунду), ведь ему приходится взаимодействовать с другими молекулами в процессе продвижение Расстояние, пройденное молекулой между двумя последовательными столкновениями, называется ее свободным пробегом, а статистическое среднее значений свободного пробега большого числа молекул называется средней длиной свободного пробега молекулы.

        Поскольку давление газа пропорционально количеству молекул в единице объема, длина свободного пробега также пропорциональна давлению газа. В процессе вакуумного осаждения тонких пленок, когда расстояние осаждения больше длины свободного пробега молекул, его называют низковакуумным осаждением, а когда расстояние осаждения меньше длины свободного пробега молекул - высоковакуумным. вакуумное осаждение. Во время высоковакуумного осаждения столкновение между испаренными атомами (или молекулами) и молекулами остаточного газа незначительно, поэтому испаренные атомы летят к подложке по прямой линии, так что испаряющиеся атомы, сохраняющие большую кинетическую энергию и достигающие подложки, могут Конденсат образует более прочную пленку на подложке. При низковакуумном осаждении скорость и направление испаряющихся атомов будут изменяться из-за столкновений, и даже в космосе могут образовываться агрегаты атомов пара — причина аналогична туману, создаваемому водяным паром в атмосфере.

         2,
         Загрязнение остаточным газом может быть уменьшено при высоком вакууме.Когда вакуум не слишком высокий, в вакуумной камере находится много молекул остаточного газа (кислород, азот, вода и углеводороды и т. д.), которые могут повлиять на покрытие пленки. причинил бы большой вред. Они сталкиваются с испаряемыми молекулами пленочного материала, чтобы сократить длину свободного пробега; они сталкиваются и реагируют с пленкой; они прячутся в образующейся пленке и постепенно разъедают пленку; они объединяются с источником испарения при высокой температуре, чтобы сократить его срок службы. жизнь ; они образуют оксидный слой на поверхности испаряемого пленочного материала, так что процесс испарения не может осуществляться гладко.

 
         Следовательно, испарительная вакуумная лакировочная машина должна покрывать слой пленки, а пленка должна быть покрыта в вакууме, чтобы слой пленки был прочным и не было загрязняющих веществ.