Sự căng thẳng của màng phủ

Sự căng thẳng của màng phủ

I. phân loại căng thẳng phim và nguyên nhân của căng thẳng

Các căng thẳng bên trong có thể được chia thành căng thẳng lắng đọng nội bộ và căng thẳng nội bộ bổ sung. Cái trước là trong quá trình tạo màng, các khuyết tật cấu trúc và hiệu ứng nhiệt hình thành trong màng khi các hạt tinh thể hợp nhất với nhau được tạo ra

. Khi các nguyên tử pha khí được bơm vào chất nền, một lượng nhiệt lớn được giải phóng trong quá trình tạo màng . Lượng nhiệt này tương đương với việc làm nguội chất nền, dẫn đến sự phát sinh ứng suất, đồng thời

Do hơi nước hình thành hạt nhân ở giai đoạn đầu của quá trình lắng đọng chất nền, sức căng bề mặt của hạt làm cho các hạt liền kề kết lại và tạo thành hạt lớn hơn , sự kết tụ này sẽ làm giảm năng lượng bề mặt của nó, giảm diện tích bề mặt, co rút hạt và chất nền nó từ sự kết lại và co lại, do đó làm cho bộ phim tạo ra căng thẳng bên trong ngưng tụ. Thứ hai là do phim hình thành sau khi nổ

Tiếp xúc với không khí hoặc khí quyển vào buồng phủ, màng được tạo ra bởi quá trình oxy hóa. Ba phản ứng trên Cho dù lực ACTS ở dạng ứng suất kéo hay ứng suất nén, nó sẽ xảy ra ở giao diện cơ sở màng

Tạo ứng suất cắt. Khi ứng suất cắt đủ lớn để vượt qua sự bám dính giữa các giao diện cơ sở màng, màng sẽ bị nứt.

Độ cong vênh hoặc bong tróc, để phù hợp với màng và chất nền phù hợp, giảm ứng suất nhiệt của màng, công thức chính xác của màng Trong quá trình lắng đọng, Chìa khóa cho sức mạnh là giảm ứng suất bên trong hoặc làm cho hai ứng suất bù trừ khác cũng là để cải thiện độ bám dính màng.

2. Phương pháp điện tử để có được phim căng thẳng thấp

Để thu được các màng có ứng suất thấp, các biện pháp sau đây có thể được thực hiện trong quá trình chuẩn bị màng :

(1) Chọn nhiệt độ bề mặt chính xác để giảm ứng suất nhiệt

Sự lắng đọng từ việc giảm ứng suất nhiệt nên được chọn khi nhiệt độ cơ chất, nhưng cũng nên chọn từ việc giảm ứng suất bên trong cao hơn do cấu trúc màng kim loại có điểm nóng chảy thấp là ứng suất bên trong nhỏ gọn, ứng suất nhiệt đóng vai trò chính tại thời điểm này, chẳng hạn như chuẩn bị các màng siêu dẫn như chì indi, chất nền ở nhiệt độ heli lỏng có thể bằng 0, vì vậy kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, nên chọn nhiệt độ cơ chất thấp hơn trên các loại kim loại khác, nhiệt độ cơ chất nên chọn một số cao hơn, vì vậy để đạt được mục đích giảm căng thẳng nội bộ

Ngoài ra, lựa chọn hợp lý màng và chất nền, sao cho hệ số giãn nở nhiệt của hai vật liệu gần với màng cũng là một cách để giảm ứng suất nhiệt

(2) Lựa chọn chính xác áp suất khí dư

Lắng đọng màng, áp suất khí dư quá cao, xác suất va chạm giữa hơi nước và phân tử khí dư sẽ tăng lên, điều này không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ lắng đọng mà còn do hiện tượng tán xạ va chạm tạo ra bởi sự sắp xếp ngẫu nhiên của cấu trúc màng và tạo ra lớp màng xốp. , dễ bị oxy hóa màng, ngay cả trong lớp màng để tạo ra bong bóng nên việc phủ áp suất khí dư trong nhà là không thuận lợi và cắt cổ, chọn trong 10 ^-3 -10 ^-4 Pa là phù hợp

(3) Lựa chọn tỷ lệ lắng đọng

Tốc độ lắng đọng phụ thuộc vào nhiệt độ, hình dạng, kích thước, khoảng cách và khả năng bay hơi của phần tử nguồn bay hơi . Việc lựa chọn tỷ lệ lắng đọng nên xem xét không chỉ các yêu cầu về hiệu suất và căng thẳng của bộ phim, mà cả quá trình

Yêu cầu. Đối với màng kim loại dẫn điện, tốc độ lắng có thể được chọn là lớn hơn, chẳng hạn như màng, kích thước hạt càng nhỏ càng tốt, nút Cấu trúc nhỏ gọn, oxy hóa yếu, bề mặt sáng và mịn, dẫn điện tốt. Trên màng điện trở để tăng độ chìm của màng, quá trình oxy hóa màng tế bào là cần thiết cho sự ổn định của sản phẩm. Do đó, tốc độ lắng đọng có thể bị chậm lại Một số. Bởi vì hầu hết các màng điện môi là oxit hoặc màng hợp chất khác, chúng bị vỡ khi bị oxy hóa. Hoặc với lò sưởi tạo ra phản ứng hóa học, cả hai đều quan tâm đến nhiệt độ nguồn bay hơi, và sự dẫn nhiệt của màng điện môi kém, chịu đựng khi nhiệt bay hơi không đồng đều, nên sử dụng tốc độ lắng chậm hơn cho phù hợp.

(4) Lựa chọn độ dày màng và tỷ lệ hơi nước Góc

Mối quan hệ giữa độ dày của màng và ứng suất dư trung bình được thể hiện trong hình 1-2-2. Độ dày của màng vượt quá 100nm Khi ứng suất không thay đổi. Tuy nhiên, lực cắt do ứng suất tại giao diện màng - cơ sở

Nó tỷ lệ thuận với độ dày màng, do đó lực cắt có thể lớn hơn độ bám dính khi độ dày màng quá lớn, dẫn đến mất màng .

Hình1-2-7 Ứng suất dư trung bình trong quá trình bay hơi và phún xạ của màng bạc

Điều cũng rất quan trọng là chọn góc tới của hơi nước, đối với thiết bị có khoảng cách bay hơi nhỏ, góc tới

Để giảm góc tới, tốt hơn là gửi ít chất nền hơn

Là cần thiết. Góc tới thường không quá 15 ° . Tất nhiên, cũng có thể vượt qua các thiết lập hợp lý của khung cơ sở . Để giải quyết vấn đề này.

( 5) Kiểm soát thích hợp và loại bỏ các căng thẳng nội bộ bổ sung

Ứng suất bên trong chủ yếu là ứng suất nén, có thể phù hợp theo đặc tính ứng suất của màng được tạo ra trong quá trình lắng đọng

Kiểm soát và điều chỉnh, chẳng hạn như bộ phim có ứng suất kéo lớn hơn, có thể tạo ra ứng suất bổ sung để đạt được sự đa dạng lớn hơn . Sự bù trừ lẫn nhau của ứng suất.

Ngoài ra, sau khi lắng đọng màng, cách nhiệt thích hợp có thể được thực hiện trong phòng chân không, để ổn định cấu trúc bên trong của màng và tạo thành một màng tinh khiết rất mỏng trên bề mặt. Điều quan trọng nữa là giữ cho màng mới lắng đọng càng ít hoặc không tiếp xúc với không khí càng tốt, đặc biệt là khi nhiệt độ cơ chất cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng