Vakuové metody přípravy tenkých vrstev

Podobné dokumenty
Vybrané technologie povrchových úprav. Metody vytváření tenkých vrstev Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Využití plazmových metod ve strojírenství. Metody depozice povlaků a tenkých vrstev

Tenká vrstva - aplikace

FYZIKA VE FIRMĚ HVM PLASMA

galvanicky chemicky plazmatem ve vakuu Vrstvy ve vakuu MBE Vakuová fyzika 2 1 / 39

Metody depozice povlaků - CVD

Přehled metod depozice a povrchových

DOUTNAVÝ VÝBOJ. Další technologie využívající doutnavý výboj

REAKTIVNÍ MAGNETRONOVÉ NAPRAŠOV. Jan VALTER HVM Plasma s.r.o.

Technologie a vlastnosti tenkých vrstev, tenkovrstvé senzory

Plazmové metody Materiály a technologie přípravy M. Čada

ANALÝZA POVLAKOVANÝCH POVRCHŮ ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ

Tenké vrstvy. metody přípravy. hodnocení vlastností

SYSTÉM TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT V APLIKACI NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH

Anomální doutnavý výboj

1 Moderní nástrojové materiály

DOUTNAVÝ VÝBOJ. Magnetronové naprašování

Základní typy článků:

Plazma v technologiích

Tenké vrstvy pro lékařství 1. Laserové vrstvy ( metody přípravy vrstev, laser, princip metody pulzní laserové depozice PLD, růst vrstev, )

ruvzdorné povlaky endoprotéz Otěruvzdorn Obsah TRIBOLOGIE Otěruvzdorné povlaky endoprotéz Fakulta strojního inženýrství

Přednáška 8. Chemické metody a fyzikálně-chemické metody : princip CVD, metody dekompozice, PE CVD

TECHNOLOGICKÉ PROCESY PŘI VÝROBĚ POLOVODIČOVÝCH PRVKŮ III.

KLÍČOVÁ SLOVA povlakování, řezné nástroje, PVD, CVD, slinutý karbid, KNB, diamant

Odporové topné články. Elektrické odporové pece

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Fyzikální metody depozice KFY / P223

OTĚRUVZDORNÉ POVRCHOVÉ ÚPRAVY. Jan Suchánek ČVUT FS, ÚST

3.3 Výroba VBD a druhy povlaků

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

TENKÉ VRSTVY. 1. Modifikací povrchu materiálu (teplem, okysličením, laserem,.. 2. Depozicí (nanášením)

Fyzikální metody nanášení tenkých vrstev

Plazmatické metody pro úpravu povrchů

Řezné materiály www. www t. u t n u g n a g loy o. y c. z c

Depozice tenkých vrstev I.

Nahlédnutí pod pokličku vývoje SHM: Magnetronové naprašování. Počítačová simulace procesu

Iradiace tenké vrstvy ionty

Sorpční vývěvy. 1. Vývěvy využívající fyzikální adsorpce (kryogenní vývěvy)

Tenké vrstvy. historie předdepoziční přípravy stripping

Ionizační manometry. Při ionizaci plynu o koncentraci n nejsou ionizovány všechny molekuly, ale jenom část z nich n i = γn ; γ < 1.

DOUTNAVÝ VÝBOJ. 1. Vlastnosti doutnavého výboje 2. Aplikace v oboru plazmové nitridace

NÁSTROJE VYRÁBĚNÉ ZE SLINUTÝCH KARBIDŮ

METODY OBRÁBĚNÍ. Dokončovací metody, nekonvenční metody, dělení mat.

Metody depozice tenkých vrstev pomocí nízkoteplotního plazmatu

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

Použití přesně dělený polotovar je nutností pro další potřebné výrobní operace

Zařízení na tepelné zpracování. Katedra materiálu SF TU v Liberci 2010

COMPARISON PROPERTIES AND BEHAVIOUR OF SYSTEM WITH THIN FILMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

IONTOVÉ ZDROJE. Účel. Požadavky. Elektronové zdroje. Iontové zdroje. Princip:

TVORBA MOTIVŮ TENKOVRSTVÝMI METODAMI

Analýza životnosti pístů na vysokotlakých licích strojích

Nanokrystalické tenké filmy oxidu železitého pro solární štěpení vody

ŘEZNÉ MATERIÁLY. SLO/UMT1 Zdeněk Baďura

POVLAKOVANÉ SLINUTÉ KARBIDY A JEJICH EFEKTIVNÍ VYUŽITÍ

Vakuové tepelné zpracování

Netřískové způsoby obrábění

Vytváření tenkých speciálních vrstev metodou plazmochemické depozice z plynné fáze

Lasery v mikroelektrotechnice. Soviš Jan Aplikovaná fyzika

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

člen švýcarské skupiny BCI

TVÁŘENÍ A LISOVÁNÍ THE SURFACE ENGINEERS

Zjišťování ţivotnosti vysekávacích nástrojů s různými povlaky. Bc. Jaroslav Podsedník

Obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu WIG (TIG) - 141

Fakulta aplikovaných věd Katedra fyziky. Pulzní magnetronová depozice tenkovrstvých materiálů ze systému Zr-Si-B-C-N.

SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ

Laboratorní návod pro práci s naprašovačkou Denton DESK V HP TSC

Vytržení jednotlivých atomů, molekul či jejich shluků bombardováním terče (targetu) ionty s vysokou energií (~kev)

Vybrané technologie povrchových úprav. Vakuum 2. Část Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Anotace přednášek LŠVT 2015 Česká vakuová společnost. Téma: Plazmové technologie a procesy. Hotel Racek, Úštěk, 1 4. června 2015

Studentská 1402/ Liberec 1 tel.: cxi.tul.cz. Technologická zařízení

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

8. Třískové obrábění

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Speciální metody obrábění

NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?

Tenké vrstvy nitridů kovů výroba, aplikace, vlastnosti

Vakuová technika. Výroba tenkých vrstev vakuové naprašování

Návrhy bakalářských prací pro akademický rok 2019/2020

Přednáška 3. Napařování : princip, rovnovážný tlak par, rychlost vypařování.

Tribologické PVD povlaky na bázi wolframu. Tribological PVD Coatings on the Basis of Tungsten

Svařování svazkem elektronů

POVLAKOVANÉ SLINUTÉ KARBIDY

Mgr. Ladislav Blahuta

Tenké vrstvy. aplikace metody přípravy hodnocení vlastností

Chemické metody plynná fáze

Plazmové svařování a dělení materiálu. Jaromír Moravec

Svafiování elektronov m paprskem

ODSTRAŇOVÁNÍ PŮVODNÍCH POVLAKŮ ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ PŘED NOVÝM POVLAKOVÁNÍM

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

POVLAKOVÁNÍ STŘIŽNÝCH NÁSTROJŮ ZE SLINUTÝCH KARBIDŮ

VLIV IONTOVÉHO BOMBARDU NA VLASTNOSTI SYSTÉMŮ VYTVÁŘENÝCH PVD TECHNOLOGIÍ. Antonín Kříž

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

Elektronová Mikroskopie SEM

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ METODY POVLAKOVÁNÍ ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ

Materiály. Produkty

COMPARISON OF THIN FILMS SYSTEMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Vakuové součástky. Hlavní dva typy vakuových součástek jsou

Kroková hodnocení kombinovaného namáhání systémů s tenkými vrstvami. Roman Reindl, Ivo Štěpánek, Radek Poskočil, Jiří Hána

Transkript:

Vakuové metody přípravy tenkých vrstev

Metody vytváření tenkých vrstev Vakuové metody dnes nejužívanější CVD Chemical Vapour Deposition (PE CVD Plasma Enhanced CVD nebo PA CVD Plasma Assisted CVD) PVD Physical Vapour Deposition - napařování (evaporation) (vysokou teplotou) - naprašování (sputtering) (účinkem plasmy)

Podstata CVD metody Tepelný rozklad halogenidu kovu ve vakuu Příklad : TiCl4 + CH4 TiC + 4 HCl 2 TiCl4 + N2 + 2 H2 2 TiN + 4 HCl Probíhá při teplotách 900 až 1200 oc a tlaku několika set Pa (hrubé vakuum) Rychlost růstu vrstvy okolo 5 µm za hodinu Nejnižší teplota těchto reakcí je 750 oc, běžně okolo 1000 oc Dnes pro snížení teploty často PECVD, PACVD plasmou podporovaná chemická kondenzace z par CVD jen na keramiku, slinuté karbidy, příp. rychlořeznou ocel (HSS) U nás Pramet Šumperk povlakované SK

Princip CVD Vakuová komora Substrát

PA CVD, PE CVD (Plasma Assisted se spoluúčastí plasmy) Elektrony a kladné ionty pomáhají reakci

Zařízení s VF plasmou kapacitní vazba

Příklad PACVD Rozklad jakéhokoliv plynného uhlovodíku VF plasma C:H -vrstva uhlíku -se zabudovanými atomy H - DLC

Základní druhy PVD Vysoké vakuum Nosný plyn v něm hoří výboj Nižší vakuum

Schema napařování Rychlost napařování je úměrná rozdílu tlaku par a tlaku v komoře a nepřímo úměrná odmocnině z teploty

Strukturní model pro napařování nejlepší

Odporový ohřev spirálka lodička Ze žáruvzdorného materiálu Wolfram, molybden Přímý ohřev - jen sublimace

Indukční ohřev

Odpařování elektronovým dělem

Odpařování obloukem Ve vakuu je oblouk stabilnější Nutnost pomocné zapalovací elektrody Me - odpařovaný kov Pevný terčík (target ) z odpařovaného kovu - často tyč

PLD Pulsní laserová deposice 1 2 3 4 5 paprsek laseru reflektor čočka vstupní okno - Targety na karuselu (např Ti + Al) 6 vytápěný stolek se substrátem 7 čerpací systém 8, 9 - vakuometry

Napařování slitin Složky nemají stejný tlak par, neodpařují se tedy stejně rychle Např Ti + Al (1670 oc, 760 oc) Řešení : Odpařování z několika zdrojů flash evaporation pulzní odpařování při T >> Tm pro všechny složky : - přerušovaný oblouk - laserové pulzy

Reaktivní napařování Např. Ti + CH4 = TiC + 2 H2

Nízkonapětový oblouk Balzers a ZEZ Liberec zařízení NNO 150 Výroba 1985

Plasma v přírodě

Děje při dopadu iontu

Základní schema odprašování

Základní schema naprašování

Model pro naprašování Thornton

Diodové naprašování

Schema reaktivního plátování

Movchanův model tvorby vrstev

Nutnost kompromisů planární magnetron Reaktivní proces - nutný značný tlak reaktivního plynu (dusíku), tedy nižší vakum a kratší volná dráha atomů Atomy odprášené z targetu nesmí být příliš rozptylovány na dráze k substrátu co nejdelší volná dráha Iontové plátování - také delší volné dráhy iontů, ale nutný dostatečný tlak ionizovaného plynu Pro dobrou ionizaci plynu musí být skutečná dráha elektronů mezi anodou a katodou daleko delší než volná dráha elektronů Proto snaha udržet velkou volnou dráhu elektronů, ale současně co nejvíce prodloužit skutečnou dráhu elektronů.

Magnetronový efekt Pohyb elektronu ve zkřížených polích Maximální efekt pro kolmé elektrické a magnetické pole

Princip planárního magnetronu

Konstrukce magnetronu

Děje při magnetronovém naprašování

Srovnání magnetronového a diodového naprašování

Příklad konstrukce magnetronu 1 - permanentní magnety 2 - titanový target Vzhled již 3 - držák targetu upotřebených 4 - pólový nástavec targetů 5 - chladicí voda 6 - držák magnetronu

Magnetrony Výboj v magnetronu Malý kruhový magnetron

Magnetron a feromagnetický target

Průmyslové magnetrony Několik vedle sebe Oboustranný typ

Efektivnost magnetronu

Schema magnetronového zařízení Planetární pohyb substrátů (dvě rotace)

Magnetronové zařízení Balzers a ZEZ Liberec DAM 300K 2/2 Rok 1983

ABS magnetrony - zařízení Hauser

Velké průmyslové zařízení (HVM Plasma s.r.o.)

Přípravky na vsázku vlevo CVD, vpravo - PVD

Teploty a tloušťky vrstev

Porovnání teplot procesů Slinuté karbidy Rychlořezné a žárupevné oceli Běžné oceli bez TZ Běžné oceli s TZ plasty

Vlastnosti vrstev a teplota depozice