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Titanium Ti Evaporation Process Notes


Titanium (Ti) General Information

Titan ist ein gängiges Material, das in einer Vielzahl von Produkten wie Uhren, Bohrern, Laptops und Fahrrädern zu finden ist, um nur einige zu nennen. In reiner Form ist es glänzend und silbrig weiß. Es hat einen Schmelzpunkt von 1.660 °C, eine Dichte von 4,5 g/cc und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.453 °C. Es ist ein robustes Material, das sich bei Wärmeeinwirkung leicht verarbeiten lässt. Seine Härte-Eigenschaften in Kombination mit der geringen Dichte und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit machen es ideal für den Einstz in Schifffahrt, Flugzeugmotoren und Designerschmuck. Titan ist biokompatibel, so dass es in chirurgischen Instrumenten und Implantaten zu finden ist. Titan wird in der Regel im Vakuum für Verschleiß- und Dekorationszwecke, Halbleiter- und optische Beschichtungen verdampft.

Titanium Ti Specifications

WerkstofftypTitan
SymbolTi
Atomares Gewicht47,867
Ordnungszahl22
Farbe und AussehenSilbrig metallisch
Wärmeleitfähigkeit21,9 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)1.660
Wärmeausdehnungskoeffizient8,6 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)4,5
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
50*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,628
ElektronenstrahlExzellent
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  W
Tiegel: TiC,TiB2​-BN
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Intermetallic​
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  1.067
10-6:  1.235
10-4:  1.453
BemerkungenLegiert mit W/Ta/Mo; Ausgasen beim ersten Erhitzen.

* 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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