مواد المختبر

في مجال المواد عالية النقاء ، يتم التعبير عن مستويات النقاء بالنسب المئوية ، مثل 2N لـ 99٪ ، 2N5 لـ 99.5٪ ، 3N لـ 99.9٪ ، 3N5 لـ 99.95٪ ، 4N لـ 99.99٪ ، 4N5 لـ 99.995٪ ، 6N لـ 99.9999 ٪ ، 7N مقابل 99.99999٪. على سبيل المثال ، تشير 4N-6N إلى مستوى نقاء يتراوح من 99.99٪ إلى 99.9999٪.

حول الاخرق

الرش هو ظاهرة فيزيائية حيث تقصف الجزيئات النشطة من البلازما أو الغاز سطح مادة صلبة ، مما يتسبب في طرد الجسيمات المجهرية. تحدث هذه العملية بشكل طبيعي في الفضاء الخارجي ويمكن أن تؤدي إلى تآكل غير مرغوب فيه للمكونات الدقيقة. ومع ذلك ، يتم استخدامه أيضًا في العلوم والصناعة لأداء الحفر الدقيق ، والتقنيات التحليلية ، وترسيب طبقات الأغشية الرقيقة في تصنيع الطلاءات الضوئية ، وأجهزة أشباه الموصلات ، ومنتجات تكنولوجيا النانو.

تطبيق الهدف الاخرق

تحتوي أهداف الرش على مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك إنشاء الطلاءات لمختلف المنتجات. على سبيل المثال ، يتم استخدام أهداف رش التنتالوم في إنتاج المكونات الأساسية في الإلكترونيات الحديثة. تتضمن هذه المكونات الرقائق الدقيقة وشرائح الذاكرة ورؤوس الطباعة وشاشات العرض المسطحة وغيرها.

من التطبيقات المهمة الأخرى لأهداف الرش في إنتاج الزجاج المطلي منخفض الإشعاع ، والمعروف أيضًا باسم زجاج Low-E. يشيع استخدام هذا النوع من الزجاج في تشييد المباني نظرًا لخصائصه الموفرة للطاقة والقدرة على التحكم في الضوء والجاذبية الجمالية.

مع تزايد الطلب على الطاقة المتجددة ، يتم استخدام تقنية الطلاء بالرش في إعداد الجيل الثالث من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. يتم تحضير هذه الخلايا الشمسية باستخدام أهداف الرش ، مما يجعلها مكونًا أساسيًا في إنتاج الألواح الشمسية.

FAQ

ما هو ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)؟

الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) هو تقنية لترسيب الأغشية الرقيقة عن طريق تبخير مادة صلبة في فراغ ثم ترسيبها على ركيزة. تتميز طلاءات PVD بأنها متينة للغاية ومقاومة للخدش ومقاومة للتآكل ، مما يجعلها مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، من الخلايا الشمسية إلى أشباه الموصلات. ينتج PVD أيضًا أغشية رقيقة يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية. ومع ذلك ، يمكن أن يكون PVD مكلفًا ، وتختلف التكلفة اعتمادًا على الطريقة المستخدمة. على سبيل المثال ، يعد التبخر طريقة PVD منخفضة التكلفة ، بينما يعد رش شعاع الأيونات مكلفًا إلى حد ما. من ناحية أخرى ، يعد رش المغنطرون أكثر تكلفة ولكنه أكثر قابلية للتطوير.

ما هو الهدف الاخرق؟

هدف الرش هو مادة مستخدمة في عملية ترسيب الرذاذ ، والتي تتضمن تفتيت المادة المستهدفة إلى جزيئات صغيرة تشكل رذاذًا وتغطي ركيزة ، مثل رقاقة السيليكون. عادةً ما تكون أهداف الرش عبارة عن عناصر معدنية أو سبائك ، على الرغم من توفر بعض الأهداف الخزفية. تأتي في مجموعة متنوعة من الأحجام والأشكال ، مع قيام بعض الشركات المصنعة بإنشاء أهداف مجزأة لمعدات الرش الأكبر. تحتوي أهداف الرش على نطاق واسع من التطبيقات في مجالات مثل الإلكترونيات الدقيقة ، والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، والإلكترونيات الضوئية ، والطلاء الزخرفي نظرًا لقدرتها على ترسيب الأغشية الرقيقة بدقة عالية وتوحيد.

ما هي المواد عالية النقاء؟

تشير المواد عالية النقاء إلى المواد الخالية من الشوائب وتمتلك مستوى عالٍ من التجانس الكيميائي. هذه المواد ضرورية في مختلف الصناعات ، لا سيما في مجال الإلكترونيات المتقدمة ، حيث يمكن أن تؤثر الشوائب بشكل كبير على أداء الأجهزة. يتم الحصول على المواد عالية النقاء من خلال طرق مختلفة ، بما في ذلك التنقية الكيميائية وترسيب طور البخار وتكرير المنطقة. عند تحضير الماس البلوري الأحادي الدرجة الإلكترونية ، على سبيل المثال ، يعد غاز المواد الخام عالي النقاء ونظام فراغ فعال ضروريًا لتحقيق المستوى المطلوب من النقاء والتجانس.

ما هو الاخرق المغنطرون؟

رش المغنطرون عبارة عن تقنية طلاء تعتمد على البلازما تُستخدم لإنتاج أغشية شديدة الكثافة ذات التصاق ممتاز ، مما يجعلها طريقة متعددة الاستخدامات لتكوين طلاءات على مواد ذات نقاط انصهار عالية ولا يمكن تبخيرها. تولد هذه الطريقة بلازما محصورة مغناطيسيًا بالقرب من سطح الهدف ، حيث تتصادم أيونات الطاقة موجبة الشحنة مع المادة المستهدفة سالبة الشحنة ، مما يتسبب في طرد الذرات أو "رشها". ثم يتم ترسيب هذه الذرات المقذوفة على ركيزة أو رقاقة لإنشاء الطلاء المطلوب.

كيف يتم الاخرق الاهداف؟

يتم إجراء أهداف الرش باستخدام مجموعة متنوعة من عمليات التصنيع اعتمادًا على خصائص المادة المستهدفة وتطبيقاتها. وتشمل هذه الطرق الصهر والدرفلة بالفراغ ، والضغط الساخن ، والعملية الخاصة بالضغط المتكلس ، والضغط الساخن بالفراغ ، وطرق التزوير. يمكن تصنيع معظم المواد المستهدفة المتساقطة في مجموعة واسعة من الأشكال والأحجام ، مع كون الأشكال الدائرية أو المستطيلة هي الأكثر شيوعًا. تصنع الأهداف عادة من العناصر المعدنية أو السبائك ، ولكن يمكن أيضًا استخدام الأهداف الخزفية. أهداف الاخرق المركب متاحة أيضًا ، مصنوعة من مجموعة متنوعة من المركبات بما في ذلك الأكاسيد ، والنتريدات ، والبوريدات ، والكبريتيدات ، والسيلينيدات ، والتيلورايد ، والكربيدات ، والبلورات ، والمخاليط المركبة.

لماذا الاخرق المغنطرون؟

يُفضل رش المغنطرون نظرًا لقدرته على تحقيق دقة عالية في سماكة الفيلم وكثافة الطلاء ، متجاوزًا طرق التبخر. هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لإنشاء طلاءات معدنية أو عازلة ذات خصائص بصرية أو كهربائية محددة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكوين أنظمة رش المغنطرون بمصادر مغنطرونية متعددة.

ما هو الهدف الاخرق المستخدم؟

تُستخدم أهداف الرش في عملية تسمى الرش لإيداع أغشية رقيقة من مادة ما على طبقة سفلية باستخدام الأيونات لقصف الهدف. تحتوي هذه الأهداف على مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف المجالات ، بما في ذلك الإلكترونيات الدقيقة ، والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، والإلكترونيات الضوئية ، والطلاء الزخرفي. إنها تسمح بترسيب أغشية رقيقة من المواد على مجموعة متنوعة من الركائز بدقة عالية وتوحيد ، مما يجعلها أداة مثالية لإنتاج منتجات دقيقة. تأتي أهداف الرش بأشكال وأحجام مختلفة ويمكن تخصيصها لتلبية المتطلبات المحددة للتطبيق.

ما هي المواد المستخدمة في ترسيب الأغشية الرقيقة؟

عادةً ما يستخدم ترسيب الأغشية الرقيقة المعادن والأكاسيد والمركبات كمواد ، ولكل منها مزاياها وعيوبها الفريدة. تُفضل المعادن لقوة تحملها وسهولة ترسيبها ولكنها غالية الثمن نسبيًا. الأكاسيد شديدة التحمل ، ويمكن أن تتحمل درجات الحرارة العالية ، ويمكن أن تترسب في درجات حرارة منخفضة ، ولكن يمكن أن تكون هشة وصعبة للعمل معها. توفر المركبات القوة والمتانة ، ويمكن ترسيبها في درجات حرارة منخفضة ومصممة لإظهار خصائص محددة.

يعتمد اختيار مادة الطلاء الرقيق على متطلبات التطبيق. المعادن مثالية للتوصيل الحراري والكهربائي ، بينما الأكاسيد فعالة في توفير الحماية. يمكن تصميم المجمعات لتناسب الاحتياجات الخاصة. في النهاية ، ستعتمد أفضل المواد لمشروع معين على الاحتياجات المحددة للتطبيق.

ما هي أهداف الاخرق للإلكترونيات؟

أهداف الرش للإلكترونيات هي أقراص رقيقة أو صفائح من المواد مثل الألمنيوم والنحاس والتيتانيوم التي تُستخدم لإيداع أغشية رقيقة على رقائق السيليكون لإنشاء أجهزة إلكترونية مثل الترانزستورات والصمامات الثنائية والدوائر المتكاملة. تُستخدم هذه الأهداف في عملية تسمى الرش ، حيث يتم طرد ذرات المادة المستهدفة فعليًا من السطح وترسب على ركيزة عن طريق قصف الهدف بالأيونات. تعد أهداف الرش للإلكترونيات ضرورية في إنتاج الإلكترونيات الدقيقة وتتطلب عادةً دقة عالية وتوحيدًا لضمان جودة الأجهزة.

ما هي طرق تحقيق الترسيب الأمثل للأغشية الرقيقة؟

لتحقيق أغشية رقيقة بخصائص مرغوبة ، فإن أهداف الرش عالية الجودة ومواد التبخر ضرورية. يمكن أن تتأثر جودة هذه المواد بعوامل مختلفة ، مثل النقاء وحجم الحبوب وحالة السطح.

تلعب نقاوة أهداف الرش أو مواد التبخر دورًا مهمًا ، حيث يمكن أن تتسبب الشوائب في حدوث عيوب في الطبقة الرقيقة الناتجة. يؤثر حجم الحبوب أيضًا على جودة الأغشية الرقيقة ، حيث تؤدي الحبيبات الأكبر حجمًا إلى خصائص رديئة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر حالة السطح حاسمة ، حيث يمكن أن تؤدي الأسطح الخشنة إلى حدوث عيوب في الفيلم.

لتحقيق أهداف الرش ومواد التبخر بأعلى جودة ، من الضروري اختيار المواد التي تتميز بدرجة نقاء عالية ، وحجم حبيبات صغير ، وأسطح ناعمة.

استخدامات ترسيب الأغشية الرقيقة

أغشية رقيقة من أكسيد الزنك

تجد أغشية ZnO الرقيقة تطبيقات في العديد من الصناعات مثل الحرارية والضوئية والمغناطيسية والكهربائية ، ولكن استخدامها الأساسي هو في الطلاء وأجهزة أشباه الموصلات.

المقاومات ذات الأغشية الرقيقة

تعتبر مقاومات الأغشية الرقيقة ضرورية للتكنولوجيا الحديثة وتُستخدم في مستقبلات الراديو ولوحات الدوائر وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التردد الراديوي والشاشات وأجهزة التوجيه اللاسلكية ووحدات البلوتوث وأجهزة استقبال الهواتف المحمولة.

أغشية مغناطيسية رقيقة

تُستخدم الأغشية الرقيقة المغناطيسية في الإلكترونيات ، وتخزين البيانات ، وتحديد الترددات الراديوية ، وأجهزة الميكروويف ، والشاشات ، ولوحات الدوائر ، والإلكترونيات الضوئية كمكونات رئيسية.

أغشية بصرية رقيقة

تعتبر الطلاءات الضوئية والإلكترونيات الضوئية من التطبيقات القياسية للأغشية الضوئية الرقيقة. يمكن أن تنتج epitaxy الشعاع الجزيئي أجهزة رقيقة إلكترونية ضوئية (أشباه موصلات) ، حيث تترسب الأغشية فوق المحورية ذرة واحدة في كل مرة على الركيزة.

أغشية رقيقة من البوليمر

تستخدم أغشية البوليمر الرقيقة في رقائق الذاكرة والخلايا الشمسية والأجهزة الإلكترونية. توفر تقنيات الترسيب الكيميائي (CVD) تحكمًا دقيقًا في طلاء أغشية البوليمر ، بما في ذلك المطابقة وسمك الطلاء.

بطاريات الأغشية الرقيقة

تعمل بطاريات الأغشية الرقيقة على تشغيل الأجهزة الإلكترونية مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع ، وقد تقدمت بطارية الليثيوم أيون بشكل كبير بفضل استخدام الأغشية الرقيقة.

طلاء الأغشية الرقيقة

تعزز الطلاءات ذات الأغشية الرقيقة الخصائص الكيميائية والميكانيكية للمواد المستهدفة في مختلف الصناعات والمجالات التكنولوجية. تعتبر الطلاءات المضادة للانعكاس ، والطلاءات المضادة للأشعة فوق البنفسجية أو المضادة للأشعة تحت الحمراء ، والطلاءات المضادة للخدش ، واستقطاب العدسة من الأمثلة الشائعة.

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

تعد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ضرورية لصناعة الطاقة الشمسية ، مما يتيح إنتاج كهرباء رخيصة ونظيفة نسبيًا. الأنظمة الكهروضوئية والطاقة الحرارية هما التقنيتان الرئيسيتان اللتان يمكن تطبيقهما.

ما هو عمر هدف الاخرق؟

يعتمد عمر هدف الرش على عوامل مثل تكوين المادة والنقاء والتطبيق المحدد الذي يتم استخدامه من أجله. بشكل عام ، يمكن أن تستمر الأهداف لعدة مئات إلى بضعة آلاف من الساعات من الرش ، ولكن هذا يمكن أن يختلف بشكل كبير اعتمادًا على الظروف المحددة لكل تشغيل. يمكن أن تؤدي المعالجة والصيانة المناسبة أيضًا إلى إطالة عمر الهدف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام أهداف الرش الدوارة إلى زيادة أوقات التشغيل وتقليل حدوث العيوب ، مما يجعلها خيارًا أكثر فعالية من حيث التكلفة لعمليات الحجم الكبير.

العوامل والمعلمات التي تؤثر على ترسيب الأغشية الرقيقة

معدل الترسيب:

يُعد معدل إنتاج الفيلم ، الذي يُقاس عادةً بالسمك مقسومًا على الوقت ، أمرًا بالغ الأهمية لاختيار تقنية مناسبة للتطبيق. معدلات الترسيب المعتدلة كافية للأغشية الرقيقة ، في حين أن معدلات الترسيب السريع ضرورية للأغشية السميكة. من المهم تحقيق توازن بين السرعة والتحكم الدقيق في سماكة الفيلم.

التوحيد:

يُعرف تناسق الفيلم عبر الركيزة بالتوحيد ، والذي يشير عادةً إلى سمك الفيلم ولكن يمكن أن يرتبط أيضًا بخصائص أخرى مثل مؤشر الانكسار. من المهم أن يكون لديك فهم جيد للتطبيق لتجنب التوحيد أو الإفراط في تحديده.

القدرة على التعبئة:

تشير إمكانية التعبئة أو تغطية الخطوة إلى مدى تغطية عملية الترسيب لتضاريس الركيزة. طريقة الترسيب المستخدمة (على سبيل المثال ، CVD ، أو PVD ، أو IBD ، أو ALD) لها تأثير كبير على تغطية الخطوة والتعبئة.

خصائص الفيلم:

تعتمد خصائص الفيلم على متطلبات التطبيق ، والتي يمكن تصنيفها على أنها فوتونية أو بصرية أو إلكترونية أو ميكانيكية أو كيميائية. يجب أن تفي معظم الأفلام بالمتطلبات في أكثر من فئة واحدة.

درجة حرارة العملية:

تتأثر خصائص الفيلم بدرجة كبيرة بدرجة حرارة العملية ، والتي قد تكون محدودة بالتطبيق.

ضرر:

كل تقنية ترسيب لديها القدرة على إتلاف المواد التي يتم ترسيبها ، حيث تكون الميزات الأصغر أكثر عرضة لتلف العملية. يعد التلوث والأشعة فوق البنفسجية والقصف الأيوني من بين المصادر المحتملة للضرر. من الأهمية بمكان فهم قيود المواد والأدوات.

الاختصار