Technologie optique liée à la préparation de couches minces - Technologie du vide

Technologie optique liée à la préparation des couches minces - technologie du vide

Le vide est à la base de la préparation des films minces optiques. Actuellement, la plupart des films minces sont préparés sous vide. Cet article présente brièvement les connaissances de base du vide liées à la préparation de films minces optiques.

1. Découverte du vide

En 1641, un mathématicien italien, Torricelli, remplit un long tube de verre avec du mercure à une extrémité, puis l'inversa lentement dans un récipient rempli de mercure. La hauteur maximale de la colonne de mercure à l'intérieur du tube était de 76 centimètres. Si le mercure est remplacé par de l'eau, la hauteur maximale de la colonne est de 10,3 mètres.

2. Définition et unité de vide

Un vide est un état de gaz dans un espace donné à moins d'une pression atmosphérique. Le vide est généralement représenté par le vide et le vide est mesuré par la pression (force par unité de surface). L'unité légale de mesure de pression est le Pascal (Pascal), qui est une unité de mètre par kilogramme par seconde. C'est le système international d'unités (SI), ou Pa, qui est actuellement recommandé à l'échelle internationale. À l’heure actuelle, plusieurs anciennes unités sont encore utilisées dans les techniques techniques. La relation de conversion entre plusieurs anciennes unités et PASCAL est la suivante:

(1) atmosphère standard (ATM):
1 ATM = 1.01325 × 105 pa = 760 torrs.
(2) Torr:
1 ATM Torr = 1/760 = 133,3 Pa.
(3) bar:
1 bar = 1 ATM = 1000 mbar
(4) mbar:
1 mbar = 7,5 x 10-1 Torr = 100 pa.

3. Le rôle du vide dans le placage en film mince

Tout le temps, les molécules de gaz sont en mouvement thermique irrégulier et se heurtent constamment les unes aux autres, ainsi qu’à la paroi du récipient. Dans des conditions normales, la densité de la molécule de gaz est d'environ 3 x 1019 / centimètre cube, chaque molécule d'air à 1010 fois par seconde. Les molécules d'un gaz ne se déplacent pas en ligne droite, mais en ligne brisée qui change de direction lorsqu'elles entrent en collision. Si le film est revêtu dans un tel environnement, les particules en évaporation entreront fréquemment en collision avec d'autres molécules et changeront constamment de direction, ce qui augmentera la probabilité de réaction avec d'autres molécules, et la vitesse d'évaporation et l'épaisseur du film ne seront pas contrôlées. Pour éviter ces inconvénients, nous devons le faire en vase clos.

La division de la région de vide. Pour faciliter la discussion et les applications pratiques, le vide est souvent divisé en quatre zones: vide grossier (> 103 Pa), vide faible (103 ~ 10-1pa), vide poussé (10-1 ~ 10-6pa) et ultra-vide poussé. (<> L'espace gazeux du vide grossier est approximatif par rapport à l'état atmosphérique. Le mouvement thermique des molécules en est la caractéristique principale. Les caractéristiques du gaz sont principalement la collision entre les molécules de gaz. Le flux de molécules de gaz à vide faible passe progressivement d'un état visqueux à un état d'écoulement moléculaire. Le flux de gaz dans le vide poussé est un flux moléculaire, qui est dominé par la collision entre les molécules de gaz et la paroi du vaisseau, et la fréquence de collision est considérablement réduite. Le matériau vaporisé sous vide poussera en ligne droite.

.

Le degré de vide est l'expression macroscopique du mouvement thermique des molécules de gaz. Il existe un autre paramètre microscopique "voie libre": la distance entre deux collisions adjacentes de molécules de gaz, dont la moyenne statistique est appelée "voie libre moyenne".

Définissez la distance de parcours de N0 particules vaporisées d, et le nombre de particules non impactées par le gaz résiduel est:

Nd = N0e-d / l (1)
Pourcentage de molécules en collision:

f = 1-nd / N0 = 1-ed / l (2)

Selon l'équation (2), lorsque le libre parcours moyen est égal à la distance de la source d'évaporation à la base, 63% des particules évaporées entrent en collision. Si le libre parcours moyen augmente d'un facteur 10, le nombre de particules en collision diminue à 9%. On peut constater que les collisions ne peuvent être efficacement réduites que lorsque le libre parcours moyen est beaucoup plus grand que la distance entre la source d’évaporation et la base.

Si le chemin libre moyen est assez grand et satisfait à la condition l >> d, alors il y a

F matériau d / l (3)
Parce que l0,667 / P (P est la pression).
Remplacez l'équation (4) par l'équation (3) pour obtenir: f1.5dP (5)

Pour assurer la qualité de la couche de film, posons f ≤ 10-1. Lorsque la distance de la source d’évaporation à la base d = 30 cm , P ≤ 2,2 × 10-3pa. Selon l'équation (5), plus la chambre à vide de la machine de revêtement est grande et plus la distance entre la source d'évaporation et le substrat est longue, plus le degré de vide requis est élevé.

Le vide joue deux rôles dans la préparation de la membrane: l’un consiste à réduire la collision entre les particules en évaporation et les autres particules de gaz, et l’autre en inhibant la réaction entre les molécules en évaporation et les autres molécules de gaz.

IKSPVD, Equipement de revêtement PVD optique, IKS-OPT2700, contacter: iks.pvd@foxmail.com