Les pel·lícules d'or (Au) i coure (Cu) sovint mostren una mala adherència quan es dipositen directament sobre vidre, quars o silici. Per tant, normalment es diposita primer una fina capa d'adhesió de crom (Cr) per millorar la fiabilitat de l'enllaç i el recobriment.
Aleshores, per què una capa tan fina fa tanta diferència?
Per què les pel·lícules d'or i coure tendeixen a desenganxar-se?
Les superfícies de vidre, quars i silici són químicament estables, cosa que dificulta que molts metalls formin enllaços forts amb aquests substrats. Quan l'or o el coure es dipositen directament sobre aquests materials, la pel·lícula sovint es basa principalment en interaccions físiques febles a la interfície en lloc d'un fort enllaç químic. Com a resultat, el recobriment es pot pelar, trencar-se o delaminar durant el cicle tèrmic, el tallat a daus, l'envasament o altres processos posteriors a la-deposició.
La diferència prové de les propietats dels mateixos metalls.
- Orés un metall noble altament inert amb molt baixa afinitat per l'oxigen. En lloc d'unir-se amb la superfície rica en òxid-de vidre o silici, els àtoms d'or tendeixen a unir-se entre ells. Això limita l'adhesió entre la pel·lícula dipositada i el substrat.
- coure és químicament més actiu que l'or, però també forma un enllaç interfacial relativament feble amb el vidre o l'òxid de silici en condicions de deposició típiques. Per aquest motiu, les pel·lícules de coure sovint requereixen una capa d'adhesió quan es dipositen sobre substrats basats en òxid-.
És per això que el crom s'utilitza àmpliament com a capa d'adhesió. Situat entre el substrat i la pel·lícula metàl·lica funcional, crea una interfície més estable i millora significativament l'adhesió del recobriment.
Com el crom millora l'adhesió?
El crom es descriu sovint com una capa d'adhesió, però no actua com un adhesiu convencional. En canvi, crea una interfície més estable entre el substrat i la pel·lícula metàl·lica funcional, permetent que el recobriment s'uneixi de manera més segura.
-
Adhesió al substrat
El crom és químicament més reactiu que els metalls com l'or o el coure. Durant la deposició, interacciona fàcilment amb l'oxigen a la superfície del vidre, l'òxid de silici i molts substrats ceràmics, formant una fina capa interfacial d'òxid de crom (Cr₂O₃). Aquesta capa reforça l'enllaç entre el recobriment i el substrat, proporcionant una base estable per a les capes dipositades per sobre.
-
Unió a metalls funcionals
A més d'unir-se bé amb el substrat, el crom també forma una interfície estable amb metalls com l'or, el coure i el níquel. Com a resultat, una estructura-de pel·lícula prima típica consta de tres capes:
Substrat → Capa d'adhesió de crom → Pel·lícula metàl·lica funcional
La capa de crom serveix com a capa de transició entre el substrat i el recobriment funcional, millorant l'adhesió general del sistema de pel·lícula.
-
Prima però eficaç
Normalment només hi ha una capa d'adhesió de crom5-20 nmgruixuda. Malgrat el seu petit gruix, pot millorar significativament l'adhesió del recobriment sense afectar notablement la conductivitat elèctrica, les propietats òptiques o altres característiques funcionals de la pel·lícula metàl·lica. Aquesta és una de les raons per les quals el crom segueix sent un dels materials de capes d'adhesió-més utilitzats en la deposició-de pel·lícula fina.
On s'utilitza el crom com a capa d'adhesió?
A causa de la seva capacitat per millorar l'enllaç interfacial, el crom s'utilitza àmpliament en la deposició de-pel·lícules primes en diverses indústries. Les aplicacions típiques inclouen:
- Pel·lícules d'or sobre substrats de vidre
- Interconnexió de coure en hòsties de silici
- Recobriments òptics i films reflectants
- Dispositius MEMS
- Metal·lització de semiconductors
- Elèctrodes sensors
- Tecnologies OLED i de visualització
En la majoria de les aplicacions de-pel·lícula fina, el crom funciona com a capa inferior i no com a recobriment funcional final.
Com s'utilitza el crom en la deposició al buit?
En l'evaporació tèrmica i l'evaporació del feix d'electrons, el crom es subministra habitualment com a material font per a la deposició de pel·lícula-prima. Depenent del sistema d'evaporació i dels requisits del procés, està disponible en diverses formes, incloent pellets, peces i barres.Pellets de croms'utilitzen àmpliament en sistemes de recobriment de laboratori i industrials perquè són fàcils de carregar i proporcionen una evaporació estable.
Per a la catòfora de magnetrons i altres processos PVD, el crom es subministra comObjectius de projecció de crom. L'elecció del material de crom depèn del procés de deposició i de l'equip.
Consells de procés
Mantingueu la capa de crom prima
Una capa d'adhesió de crom sol tenir només uns pocs nanòmetres de gruix. Un gruix excessiu pot augmentar l'estrès de la pel·lícula i, en els recobriments òptics, pot reduir la transmissió de la llum.
Dipòsit sense trencar el buit
Sempre que sigui possible, dipositeu la capa de crom i la capa metàl·lica funcional dins del mateix cicle de buit. L'exposició a l'aire pot oxidar la superfície del crom i reduir el seu rendiment d'unió.
Utilitzeu Chromium d'alta -puresa
La qualitat del material d'evaporació afecta la consistència del recobriment. Els materials de crom d'alta-puresa amb baixos nivells d'impureses ajuden a millorar l'estabilitat del procés i reduir el risc de contaminació durant la deposició.
Conclusió
Tot i que només uns pocs nanòmetres de gruix, una capa d'adhesió de crom té un paper clau en la millora de la fiabilitat del recobriment. Ja sigui per a la fabricació de semiconductors, recobriments òptics o aplicacions d'investigació, seleccionar el material de crom adequat és una part important per aconseguir un rendiment de pel·lícula fina-fiable.