광학 박막 제조 관련 기술 - 진공 기술

광학 박막 제조 관련 기술 - 진공 기술

진공은 광학 박막의 제조를위한 기초입니다. 현재, 대부분의 박막은 진공 상태에서 제조된다. 이 논문은 광학 박막 제조와 관련된 기본적인 진공 지식을 간략하게 소개합니다.

1. 진공 발견

1641 년 이탈리아의 수학자 토리 첼리 (Torricelli)는 긴 유리 튜브에 한쪽 끝에 수은을 채운 다음 천천히 그것을 수은으로 채워진 용기에 넣었다. 튜브 내부의 수은 컬럼의 최대 높이는 76 센티미터였다. 수은을 물로 교체하면 기둥의 최대 높이는 10.3 미터가됩니다.

2. 진공의 정의와 단위

진공은 대기압이 1 기압 미만인 주어진 공간에서 가스 상태입니다. 진공은 대개 진공으로 표시되며 진공은 압력 (단위 면적당 힘)으로 측정됩니다. 법적 압력 측정 단위는 파스칼 (파스칼)로, 1 초당 킬로그램 당 미터 단위입니다. 현재 국제적으로 권장되는 국제 단위 시스템 (SI) 또는 Pa입니다. 현재 실제 공학 기술에 사용되는 여러 개의 오래된 단위가 있습니다. 몇 개의 구식 단위와 파스칼 사이의 변환 관계는 다음과 같습니다.

(1) 표준 대기 (ATM) :
1 ATM = 1.01325 × 105 Pa = 760 Torr.
(2) Torr :
1 ATM Torr = 1 / 760 = 133.3 Pa.
(3) 바 :
1 bar = 1 ATM = 1000 mbar
(4) mbar :
1 mbar = 7.5 x 10-1 Torr = 100 pa.

3. 박막 도금에서 진공의 역할

항상 가스 분자는 불규칙한 열 운동을하고 있으며, 컨테이너의 벽뿐만 아니라 서로 지속적으로 충돌합니다. 정상적인 조건에서 가스 밀도의 분자는 약 3 x 1019 / ㎤이고, 각 공기 분자는 초당 1010 회이다. 가스의 분자들은 직선으로 움직이지 않고 충돌하는 방향을 바꾸는 파선으로 움직입니다. 이러한 환경에서 필름을 코팅하면 증발하는 입자가 다른 분자와 자주 충돌하여 방향을 끊임없이 변화시켜 다른 분자와의 반응 확률을 높이고 증발 률 및 필름 두께를 제어하지 못합니다. 이러한 단점을 피하기 위해 우리는 그것을 진공 상태로해야합니다.

진공 지역의 구분. 토론과 실제 적용의 편의를 위해 진공은 종종 거친 진공 (> 103Pa), 저 진공 (103 ~ 10-1pa), 고진공 (10-1 ~ 10-6pa) 및 초고 진공 (<> 거친 진공의 가스 공간은 대기 상태에 가깝고, 분자의 열 운동이 주요 특징이며, 가스 특성은 주로 가스 분자 간의 충돌이다. 저 진공 가스 분자의 흐름은 점성 유동 상태에서 분자 유동 상태로 점진적으로 이동합니다. 고진공에서 가스 흐름은 분자 분자와 용기 벽 사이의 충돌에 의해 지배되는 분자 흐름이며, 충돌 빈도는 크게 감소합니다. 고진공 상태에서 기화 된 물질은 직선으로 날아갑니다.

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진공도는 기체 분자의 열 운동의 거시적 표현이며 또 다른 현미경 매개 변수 인 "자유 경로"가 있습니다. 두 개의 인접한 가스 분자 충돌 사이의 거리이며 통계적 평균을 평균 자유 경로라고합니다.

기화 된 입자 N0의 이동 거리를 설정하고, 잔류 가스의 영향을받지 않는 입자의 수는 다음과 같습니다.

Nd = N0e-d / l ... (1)
충돌 한 분자의 퍼센트 :

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

방정식 (2)에 따르면, 평균 자유 경로가 증발원으로부터 기저부까지의 거리와 동일한 경우, 증발 된 입자의 63 %가 충돌한다. 평균 자유 경로가 10 배 증가하면 충돌하는 입자 수가 9 %로 감소합니다. 평균 자유 경로가 증발 소스에서베이스까지의 거리보다 훨씬 더 큰 경우에만 충돌을 효과적으로 줄일 수 있음을 알 수 있습니다.

평균 자유 경로가 충분히 크고 조건 l >> d를 만족하면

F 물질 d / l (3)
왜냐하면 l.667 / P (P는 압력)이기 때문입니다.
다음 식을 얻기 위해 방정식 (4)를 방정식 (3)으로 대체하십시오 : f≤1.5dP (5)

필름 층의 품질을 보장하기 위해 f ≤ 10-1로합니다. 증발원으로부터 기저부까지의 거리 d = 30cm, P ≤ 2.2 × 10-3pa. 방정식 (5)에 따르면, 코팅기의 진공 챔버가 클수록 증발원과 기판 사이의 거리가 멀수록 진공도가 높아진다.

진공은 막 준비 과정에서 두 가지 역할을합니다. 하나는 증발 입자와 다른 가스 입자 사이의 충돌을 줄이는 것이며 다른 하나는 증발 분자와 다른 가스 분자 사이의 반응을 억제하는 것입니다.

IKSPVD, 광학 PVD 코팅 장비, IKS-OPT2700, 연락처 : iks.pvd@foxmail.com