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Aluminum Al Evaporation Process Notes


Aluminum (Al) General Information

Aluminium ist eines der gebräuchlichsten Metalle der Welt. Es kann in Küchenutensilien, Autos, Straßenlaternen und der beliebten Lebensmittelverpackung Aluminiumfolie vorgefunden werden. Aluminium ist ein silbrig-weißer, metallischer Werkstoff. Es ist leicht, formbar, duktil und unter normalen Bedingungen nicht magnetisch. Es hat eine Dichte von 2,7 g/cm³, einen Schmelzpunkt von 660 °C und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.010 °C. Obwohl es kein starker Werkstoff ist, ist es ein guter Leiter für Wärme und Elektrizität und kann eine korrosionsbeständige Oxidschicht bilden. Aufgrund seiner hohen Reaktivität wird es in der Natur selten als freies Element vorgefunden. Wenn sie im Vakuum verdampft werden, bilden Aluminiumschichten eine reflektierende Beschichtung, die man an Teleskopen, Autoscheinwerfern, Spiegeln, Verpackungen und Spielzeugen findet. Es ist weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, Automobilbeleuchtung, und wird in OLEDs und der optischen Industrie eingesetzt.

Aluminum Al Specifications

WerkstofftypAluminium
SymbolAl
Atomares Gewicht26,9815386
Ordnungszahl13
Farbe und AussehenSilbrig, metallisch
Wärmeleitfähigkeit235 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)660
Wärmeausdehnungskoeffizient23,1 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)2,7
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
150*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis1,08
ElektronenstrahlExzellent
Thermische Verdampfungstechniken Korb:  W
Tiegel:  TiB2-BN, BN
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Intermetallic
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  677
10-6:  821
10-4:  1.010
BemerkungenLegiert mit W/Mo/Ta. Entweder Blitzverdampfung oder Verwendung eines BN-Tiegel.

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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