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Zirconium Oxide ZrO2 Evaporation Process Notes


Zirconium Oxide (ZrO2) General Information

Zirkoniumoxid ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel ZrO2. Es wird oft als Zirkonia bezeichnet. Es ist weiß mit einem Schmelzpunkt von 2.700 °C, einer Dichte von 5,89 g/cc und einem Dampfdruck von 10-4 Torr bei ~2.200 °C. Aufgrund seiner Rissbeständigkeit wird Zirkoniumoxid oft bei der Keramikherstellung genutzt. Kubisches Zirkonia, das Zirkoniumoxid in kubisch kristalliner Form, wird von Juwelieren als kostengünstige Alternative zu Diamanten verkauft. Zirkoniumoxid wird unter Vakuum für optische Beschichtungen, Halbleiter und Brennstoffzellen verdampft.

Zirconium Oxide ZrO2 Specifications

WerkstofftypZirkoniumoxid
SymbolZrO2
Farbe und AussehenWeiß, fest
Schmelzpunkt (°C)~2.700
Theoretische Dichte (g/cm³)5,89
SputterRF, RF-R
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
20*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis**1,00
ElektronenstrahlGut
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen:  W
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzGraphit, Wolfram
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-4:  ~2.200
Exportkontrolle (ECCN) 1C234
BemerkungenDünnfilme sind sauerstoffarm, klar und hart.

** Das Z-Verhältnis ist unbekannt. Daher empfehlen wir die Verwendung von 1,00 oder einen experimentell bestimmten Wert. Bitte klicken Sie hier, um Anweisungen zum Bestimmen dieses Werts zu erhalten.

* 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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