Tecnologia Relacionada à Preparação Ótica de Filmes Finos - Tecnologia a Vácuo

Tecnologia relacionada com a preparação de película fina óptica - tecnologia de vácuo

O vácuo é a base para a preparação de filmes finos ópticos. Atualmente, a maioria dos filmes finos é preparada sob condições de vácuo. Este artigo apresenta brevemente o conhecimento básico de vácuo relacionado à preparação de filme fino ótico.

1. Descoberta do vácuo

Em 1641, Torricelli, um matemático italiano, encheu um longo tubo de vidro com mercúrio em uma das extremidades, e então lentamente o inverteu em um recipiente cheio de mercúrio. A altura máxima da coluna de mercúrio no interior do tubo era de 76 centímetros. Se o mercúrio for substituído por água, a altura máxima da coluna é de 10,3 metros.

2. Definição e unidade de vácuo

Um vácuo é um estado de gás em um dado espaço a menos de uma pressão atmosférica. O vácuo é geralmente representado pelo vácuo, e o vácuo é medido pela pressão (força por unidade de área). A unidade de medida legal de pressão é Pascal (Pascal), que é uma unidade de metros por quilograma por segundo. É o sistema internacional de unidades (SI), ou Pa, que é recomendado internacionalmente no momento. Atualmente, existem várias unidades antigas ainda em uso na tecnologia de engenharia prática. A relação de conversão entre várias unidades antigas e PASCAL é a seguinte:

(1) atmosfera padrão (ATM):
1 ATM = 1,01325 x 105 pa = 760 Torr.
(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. O papel do vácuo no chapeamento de película fina

O tempo todo, as moléculas de gás estão em movimento térmico irregular, e elas estão constantemente colidindo umas com as outras, assim como com a parede do contêiner. Em condições normais, as moléculas da densidade do gás são cerca de 3 x 1019 / centímetro cúbico, cada molécula de ar a 1010 vezes por segundo. As moléculas de um gás não se movem em linha reta, mas em uma linha quebrada que muda de direção à medida que colidem. Se o filme for revestido em tal ambiente, as partículas que evaporam colidirão com outras moléculas frequentemente e mudarão de direção constantemente, o que aumentará a probabilidade de reação com outras moléculas, e a taxa de evaporação e a espessura do filme não serão controladas. Para evitar essas desvantagens, precisamos fazer isso no vácuo.

A divisão da região de vácuo. Para a conveniência de discussão e aplicação prática, o vácuo é freqüentemente dividido em quatro zonas: vácuo grosso (> 103Pa), baixo vácuo (103 ~ 10-1pa), alto vácuo (10-1 ~ 10-6pa) e vácuo ultra-alto (<> O espaço de gás do vácuo grosso é aproximado ao estado atmosférico, e o movimento térmico das moléculas é a característica principal, e as características do gás são principalmente a colisão entre as moléculas de gás. O fluxo de moléculas de gás de baixo vácuo transfere-se gradualmente do estado de fluxo viscoso para o estado de fluxo molecular. O fluxo de gás em alto vácuo é o fluxo molecular, que é dominado pela colisão entre as moléculas de gás e a parede do vaso, e a frequência de colisão é bastante reduzida. O material vaporizado em alto vácuo irá voar em linha reta.

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O grau de vácuo é a expressão macroscópica do movimento térmico de moléculas de gás, e há outro parâmetro microscópico "caminho livre": a distância entre duas colisões adjacentes de moléculas de gás, cuja média estatística é chamada de "caminho livre médio".

Defina a distância de deslocamento das partículas vaporizadas N0 e o número de partículas não afetadas pelo gás residual é:

Nd = N0e-d / l (1)
Porcentagem de moléculas colididas:

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

De acordo com a equação (2), quando o caminho livre médio é igual à distância entre a fonte de evaporação e a base, 63% das partículas evaporadas colidem. Se o caminho livre médio aumenta por um fator de 10, o número de partículas colidindo diminui para 9%. Pode-se observar que as colisões podem ser efetivamente reduzidas somente quando o caminho livre médio é muito maior do que a distância da fonte de evaporação até a base.

Se o caminho livre médio é grande o suficiente e satisfaz a condição l >> d, então existe

F material d / l (3)
Porque l≈0.667 / P (P é pressão).
Substitua a equação (4) na equação (3) para obter: f≈1.5dP (5)

Para garantir a qualidade da camada de filme, deixe f ≤ 10-1. Quando a distância da fonte de evaporação para a base d = 30cm, P ≤ 2,2 × 10-3pa. De acordo com a equação (5), quanto maior a câmara de vácuo da máquina de revestimento, e quanto maior a distância entre a fonte de evaporação e o substrato, maior é o grau de vácuo.

O vácuo desempenha dois papéis na preparação da membrana: um é reduzir a colisão entre partículas que evaporam e outras partículas de gás, e o outro é inibir a reação entre moléculas de evaporação e outras moléculas de gás.

IKSPVD, equipamento de revestimento PVD óptico, IKS-OPT2700, contato: iks.pvd@foxmail.com