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Cobalt Co Evaporation Process Notes


Cobalt (Co) General Information

Cobalt ist eines der bekanntesten Metalle der Welt. Es hat eine Dichte von 8,9 g/cm³, einem Schmelzpunkt von 1.495 °C und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.200 °C. Es ist ein glänzendes, hartes Metall, das grau aussieht und charakteristisch ferromagnetisch ist. Eine der beliebtesten Anwendungen für dieses Metall ist die Verwendung als blaues Pigment in Farbe, Schmuck und Glas. Es wird oft mit anderen Metallen legiert, um Motorteile und Schneidwerkzeuge herzustellen. Seine beiden Hauptvakuumanwendungen sind die Verwendung als ferromagnetische Schicht bei der Herstellung magnetischer Speichermedien und als Übergangsschicht bei der Batterieherstellung.

Cobalt Co Specifications

WerkstofftypCobalt †
SymbolCo
Atomares Gewicht58,933195
Ordnungszahl27
Farbe und AussehenGlänzend, metallisch, gräulich
Wärmeleitfähigkeit100 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)1.495
Wärmeausdehnungskoeffizient13,0 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)8,9
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
80*
FerromagnetischMagnetischer Werkstoff
Z-Verhältnis0,343
ElektronenstrahlExzellent
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  W, Nb
Korb:  W
Tiegel:  Al2O3
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzDirekt aus dem Pocket
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  850
10-6:  990
10-4:  1.200
BemerkungenLegiert mit W/Ta/Mo.

† Magnetischer Werkstoff (benötigt spezielle Sputterquelle).

* 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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