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Titanium Dioxide TiO2 Evaporation Process Notes


Titanium Dioxide (TiO2) General Information

Titandioxid ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel TiO2. Es ist weiß mit einer Dichte von 4,26 g/cc, einem Schmelzpunkt von 1.830 °C und einem Dampfdruck von 10-4 Torr bei ~1.300 °C. Die größte kommerzielle Anwendung von Titandioxid ist aufgrund seiner Helligkeit und seines hohen Brechungsindexes als Weißpigment für Farben. Es ist auch ein Hauptbestandteil in Sonnenschutzmitteln wegen seiner einzigartigen Fähigkeit, UV-Licht zu absorbieren. Es wird unter Vakuum vor allem für reflektierende optische Beschichtungen und optische Filter verdampft.

Titanium Dioxide TiO2 Specifications

WerkstofftypTitan-(IV)-oxid
SymbolTiO2
Farbe und AussehenWeiß-beige, grau-schwarz
Schmelzpunkt (°C)1.830
Theoretische Dichte (g/cm³)4,23
SputterRF, RF-R
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
20*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,4
ElektronenstrahlAusreichend
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  W, Mo
Korb:  W
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Tantalum
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-4:  ~1.300
BemerkungenSuboxid, muss zu Rutil reoxidiert werden. Ta reduziert TiO2 auf TiO und Ti.

* 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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