Lithium (Li) Stücke Aufdampfmaterialien

Lithium (Li) Pieces Overview

Wir verkaufen Pellets und Stückchen für die Verdampfung in Depositionsprozessen nach Stückgewicht. Die ungefähren Werkstoffpreise werden bereitgestellt, um Presiabschätzungen im Rahmen von Budgetplanungen zu ermöglichen. Actual prices can vary and may be higher or lower, as determined by availability and market fluctuations. To speak to someone directly about current pricing, please click here .

Lithium (Li) General Information

Lithium wird im Periodensystem als Alkalimetall klassifiziert. Es ist das am wenigsten dichte aller Metalle und eines von nur drei anderen Metallen, die auf Wasser schwimmen. Es ist silbrig-weiß und sehr weich mit einer Dichte von 0,53 g/cc, einem Schmelzpunkt von 181 °C und einem Dampfdruck von 10^-4 Torr bei 407 °C. Lithium ist außerdem leicht entzündlich und oxidiert an Luft. Während Lithium und seine Verbindungen eine Vielzahl von Industrien bedienen, wird es hauptsächlich zur Herstellung von wiederaufladbaren Batterien verwendet, die in Smartphones, Tablets, Autos und vielen anderen Produkten zu finden sind. Lithium wird zusammen mit seinen Legierungen und Verbindungen unter Vakuum für Batterien, Brennstoffzellen und optische Beschichtungen verdampft.

Lithium (Li) Specifications

**** Suggestion based on previous experience but could vary by process. Contact local KJLC Sales Manager for further information

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.

Thermisches Verdampfen von Lithium (Li)

Das bevorzugte Verfahren zur Abscheidung von Lithiumschichten ist die thermische Verdampfung. Die Deposition von Lithium durch Sputtern oder Elektronenstrahlverdampfung ist möglich, kann aber aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes des Materials schwierig zu steuern sein.

Um Lithium erfolgreich zu verdampfen, ist es wichtig, dass das Material nicht oxidiert. Bei oxidiertem Lithium wird mehr Energie benötigt, um die Oxidschicht zu durchbrechen und dann das Metall zu schmelzen. Die Leistung muss dann schnell reduziert werden, da das Oxid mit relativ hoher Leistung schmilzt und das verbleibende Lithiummetall bei dieser hohen Leistung schnell verdampft. Um Oxidation zu vermeiden, sollte Lithium entweder in Öl oder in einer inerten Argonatmosphäre aufbewahrt werden.

Es ist wichtig, die Leistung bei welche ds Lithium schmilzt, zu identifizieren. Dies kann durch manuelles Hochfahren der Leistung und Beobachtung des Materials erfolgen. Ist diese Leistungsstufe identifiziert, kann sie als Sollwert Rampe#1/Haltepunkt#1 in einem Rezept dokumentiert werden. Dann kann die Leistung langsam erhöht werden, bis die gewünschte Depositionsrate erreicht ist. Diese Leistungsstufe wird zur Stufe Rampe#2/Haltepunkt#2 in einem Rezept.

Geeignete Verdampfungsquellen sind abhängig von der gewünschten Dicke der Lithiumbeschichtung. Es ist wichtig zu beachten, dass flüssiges Lithium eventuell mit hochschmelzenden Metallspulen und -Schiffchen legiert und so die Lebensdauer dieser Quellen begrenzt ist. Wolframspulen konnten bereits erfolgreich zur thermischen Verdampfung von Lithium eingesetzt werden. Während die Leistung auf den Spulen ansteigt, schmelzen die Pellets und benetzen die Spulen. Mit einer leichten Leistungssteigerung beginnt das Lithium dann zu verdampfen. Diese Methode eignet sich gut, um festzustellen, ob die Lithium-Pellets signifikant oxidiert sind, da oxidiertes Lithium bei niedrigeren Leistungen nicht schmilzt. Die Spulen sind zudem in der Regel aus drei Wolframdrähten gedreht, was eine längere Lebensdauer der Quelle ermöglicht, bevor Lithium mit dem Wolfram legiert. Bei Verwendung eines KJLC^©-Systems empfehlen wir unsere EVF43025W. Wenn ein Wolframschiffchen bevorzugt wird, empfehlen wir unsere EVS20A015W. Aluminiumoxidbeschichtete Verdampfungsquellen werden für die Lithiumverdampfung nicht empfohlen, da sie das Lithium oxidieren.

In cases where thicker lithium films are required and more material needs to be loaded into the source, we've had limited success using a shielded, tantalum crucible heater with an alumina crucible and tantalum insert. We recommend our EVCH14 with EVC6AO and EVC6AOTA if using a KJLC^© system.

Da Lithium einen relativ hohen Dampfdruck hat, muss das Verdampfen von Lithium in einem Depositionssystem genau überlegt sein. Schon bei 300 °C hat Lithium einen signifikant hohen Dampfdruck und kann in einem Vakuumsystem eine Verunreinigung im ppm-Bereich verursachen. Limiting exposure can be as simple as lining the system with vacuum-rated aluminum or copper foil. Es muss darauf geachtet werden, dass Stromkreise innerhalb des Systems nicht versehentlich mit der Folie kurzgeschlossen werden. It's possible that even when using aluminum or copper foil, trace lithium can remain. Aus diesem Grund ziehen es einige Kunden vor, nur dedizierte Vakuumkammern für die Lithium-Deposition zu verwenden.

Elektronenstrahlverdampfung von Lithium (Li)

Lithium wird als „gut“ für die Elektronenstrahlverdampfung eingestuft. Wir empfehlen zur Elektronenstrahlverdampfung von Lithium die Verwendung eines Tantal-Tiegeleinsatzes. Es ist wichtig zu beachten, dass die thermische Verdampfung aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes und des hohen Dampfdrucks bei niedrigen Temperaturen die bevorzugte Methode zur Deposition von Lithiumbeschichtungen ist. Lithium hat einen Dampfdruck von 10^-4 Torr bei nur 407 °C. Die Regelung der Aufdampfrate bei diesen niedrigen Temperaturen kann mittels Elektronenstrahlverdampfung schwierig sein.

Um Lithium erfolgreich zu verdampfen, ist es wichtig, dass das Material nicht oxidiert. Bei oxidiertem Lithium wird mehr Energie benötigt, um die Oxidschicht zu durchbrechen und dann das Metall zu schmelzen. Die Leistung muss dann schnell reduziert werden, da das Oxid mit relativ hoher Leistung schmilzt und das verbleibende Lithiummetall dann schnell verdampft oder gar aus dem Tiegel spritzt. Um Oxidation zu vermeiden, sollte Lithium entweder in Öl oder in einer inerten Argonatmosphäre aufbewahrt werden.

Ein wichtiger Prozesshinweis beim Elektronenstrahlverdampfen ist die Beachtung des richtigen Füllvolumens. Wir stellen fest, dass der Schmelzpegel des Aufdampfmaterials im Tiegel direkten Einfluss auf den Erfolg der Verwendung des Tiegeleinsatzes hat. Ein Überfüllen des Tiegels führt dazu, dass der Werkstoff überläuft und einen elektrischen Kurzschluss zwischen Liner und Heizer erzeugt. Das Resultat ist die Entstehung von Rissen im Tiegel. Dies ist die häufigste Ursache für den Ausfall von Tiegeleinsätzen. Den Tiegeleinsatz zu wenig zu befüllen oder zu viel zu verdampfen bevor wieder nachgefüllt wird, kann für den Prozess ebenso nachteilig sein. Wenn der Schmelzpegel unter 30 % fällt, trifft der Elektronenstrahl mit hoher Wahrscheinlichkeit Boden oder Wände des Tiegels, was sofort zu einem Bruch führt. Unsere Empfehlung ist, den Tiegel zwischen 2/3 und 3/4 zu füllen, um diese Schwierigkeiten zu verhindern.

Die Tiegeleinsätze sollten an einem kühlen, trockenen Ort gelagert und immer mit Handschuhen oder Pinzetten gehandhabt werden.

Da Lithium einen relativ hohen Dampfdruck hat, muss das Verdampfen von Lithium in einem Depositionssystem genau überlegt sein. Schon bei 300 °C hat Lithium einen signifikant hohen Dampfdruck und kann in einem Vakuumsystem eine Verunreinigung im ppm-Bereich verursachen. Um die Exposition zu begrenzen, kann das System ganz einfach mit vakuumtauglicher Aluminiumfolie ausgekleidet werden. Es muss darauf geachtet werden, dass Stromkreise innerhalb des Systems nicht versehentlich mit der Folie kurzgeschlossen werden. Es ist möglich, dass auch bei der Verwendung von Aluminiumfolie Spuren von Lithium verbleiben können. Aus diesem Grund ziehen es einige Kunden vor, nur dedizierte Vakuumkammern für die Lithium-Deposition zu verwenden.