Figura 9 - Acoperirea prin evaporare cu laser
Un generator cuantic optic este situat în afara camerei de vacuum. Printr-o fereastră transparentă 4 pentru care emite fasciculul laser lovește oglinda 1, este reflectată de acesta și trimis la suprafața țintă. Scanarea de-a lungul suprafeței fasciculului laser este realizată, de obicei, prin oscilații ale oglinzii 1. Sub acțiunea razei laser pe tinta 2 este vaporizat atomii metalici și depunerea lor ulterioară pe suprafața substratului 3.
Tehnologia de acoperire cu laser are următoarele avantaje:
1. Nu este nevoie de a utiliza în dispozitive pentru evaporarea surselor de înaltă tensiune.
2 sunt implementate condiții de acoperire suficient de pure, deoarece încălzirea se realizează doar ținta.
3.Vozmozhnost atinge un flux de densitate mare de energie - 10 ... 10 luna august 9 W / cm2 și, în consecință, prepararea acoperirilor de materiale refractare și dielectrici.
4. Rata ridicată instantanee de depunere (10 ... 10 5 luna martie nm / s), care afectează în mod pozitiv calitatea straturilor rezultate; acoperirea este mai uniformă, structură continuă, dispersează foarte.
5. Stabilitatea mare a procesului de evaporare, deoarece nu există cerințe stricte pentru gradul de vid în timpul sistemelor cu laser evaporare.
6. Performanță înaltă și manufacturability.
Pentru materialele de evaporare utilizate în mod obișnuit lasere CO2 cu o lungime de undă # 955 = 10,6, și solide lasere (rubin) # 955 = 0.6943 microni și lasere neodimiu # 955 = 1,06.
De multe ori, pentru a mări eficiența evaporării și controlul radiației laser, folosind sisteme laser în impulsuri. Pentru evaporarea metalelor și aliajelor sunt recomandate sistem laser în impulsuri cu frecvență puls de f = 50 Hz și durata impulsului de 10 -8 s. Puterea de radiație este de 5 ... 10 8 5 x 10 9 W / cm 2. O evaporare mai eficientă a semiconductorilor are loc în următorii parametri cu laser: frecvența f = 10 kHz, durata impulsului
200 ns și puterea unui impuls de 10 ... 7 10 8 W / cm2.
Scanarea fasciculul laser pe întreaga suprafață permite vaporizeaza uniform țintă și de a obține o acoperire uniformă.
Cel mai important parametru fizico-chimic este un laser cu laser modul de depunere. Acesta detectează temperatura din zona ratei de evaporare și evaporare, și în mod corespunzător mecanismul nucleatie, structura, proprietățile acoperirilor rezultate.
Există trei moduri de bază ale funcționării laserului:
1. Al doilea mod de puls (SI). În acest mod, posibilitatea evaporării fără disocierea chiar compuși organici mai complexe. Scurgerea transformări de fază au un caracter relativ echilibru.
2. Regimul puls milisecundă (infarctelor). Cu o astfel de durată a impulsului poate fi disociată specii chimice în zona de acțiune laser.
3. Modul puls nanosecundă (NO). Energia într-un singur impuls în acest mod este foarte mare, astfel încât în zona de evaporare a vaporilor de o extrem de ridicată temperatură instantanee apare disociere completă și ionizare.
Evaporarea specifică atunci când modul NO contează
0,01 mg / J evaporare în modul MI - mg / J.
În cazul obiectivelor de mai sus sub formă de praf, deoarece pierderile scăderi de conductivitate termică.
Modul NO are loc separarea spațio-temporală a particulelor într-un puls evaporat. După evaporare se formează sub nanosecundă fluxurilor de impulsuri direcționată, constând din electroni, individual și se multiplică atomii ionizați, molecule care au diferite energie cinetică. Rezultatul este un particule care se deplasează de la marginea conducătoare de pachete zona de evaporare, care cuprind electroni și ioni de obicei cu sarcină multiplă, având o viteză mai mare (Figura 10). Energia lor este de 100 eV sau mai mare.
Figura 10 - Structura particulelor sub formă de pachete evaporate atunci când este supus
tinta a radiației laser în modul NO
În mijlocul pachetului sunt ioni și electroni încărcați separat relativ lent. Finalizarea pachetului este o particulă neutră cu energie
Acțiunea unui astfel de fascicul pe suprafața substratului de particule rapide este gravarea parțial straturile de suprafață, îndepărtarea gazului absorbit, încălzirea are loc de asemenea. Straturile de suprafață pot fi formate chiar și atunci când sunt expuse la radiații astfel de defecte.
Din acest considerent rezultă că formarea acoperirilor în modul NO parametru important proces este distanța de la suprafața țintă la substrat. Prin modificarea acestei distanțe, este posibil de a reglementa condițiile de formare a acoperirii. La suficient de mare pachet alerga de particule datorită diferențelor în rata de circulație este posibilă combinarea în fluxul de intrare și pe suprafața substratului nu este expus la o acțiune în impulsuri. Ar trebui, de asemenea, ia în considerare faptul că, atunci când un strat pulsatoriu suprafeței substratului experimentează o deformare termică ciclică, care afectează, de asemenea, structura și proprietățile acoperirilor.