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Chromium Cr Evaporation Process Notes


Chromium (Cr) General Information

Chrom ist eines der beliebtesten Metalle weltweit. Chrom ist ein silbriges, glänzendes, hartes und sprödes Metall, das für seine hohe Spiegelpolier- und Korrosionsbeständigkeit bekannt ist. Es hat einen Schmelzpunkt von 1.857 °C, eine Dichte von 7,2 g/cc und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.157 °C. Sein Name kommt vom Griechischen „chroma“, was Farbe bedeutet, weil es sehr farbenfroh ist. Es ist in der Automobilindustrie weit verbreitet, um glänzende Beschichtung auf Rädern und Stoßstangen zu erzeugen. Chrom wird in vielen Vakuumanwendungen wie z. B. in der Automobilglasbeschichtung, der Photovoltaikzellenherstellung, der Batterieherstellung sowie in dekorativen und korrosionsbeständigen Beschichtungen eingesetzt.

Chromium Cr Specifications

WerkstofftypChrom
SymbolCr
Atomares Gewicht51,9961
Ordnungszahl24
Farbe und AussehenSilbrig, metallisch
Wärmeleitfähigkeit94 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)1.857
Wärmeausdehnungskoeffizient4,9 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)7,2
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
80*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,305
ElektronenstrahlGut
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  Verchromte W-Stäbe
Spule:  W
Korb:  W
Tiegel: VitC
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Graphite, Tungsten
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  837
10-6:  977
10-4:  1.157
BemerkungenSehr haftstarke Schichten. Hohe Raten möglich.

* 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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