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Dünnschichtdepositionsverfahren & -möglichkeiten


Übersicht

Verfahren zur Deposition dünner Schichten werden in der Regel in zwei Kategorien unterteilt: Physikalische Gasphasendeposition (PVD) und chemische Gasphasendeposition (CVD), abhängig von den zugrundeliegenden Prinzipien, die zu einer Schichtdeposition führen. Ein PVD-Verfahren verdampft oder sputtert ein Material und erzeugt eine Gasfahne oder einen Strahl, die bzw. der einen Film auf dem Substrat abscheidet. (Siehe unsere Materialdepositionstabelle für Vorschläge, welche PVD-Techniken für Ihr gewünschtes Filmmaterial am besten geeignet sind.) Ein CVD-Verfahren verwendet reaktive, flüchtige Verbindungen, die sich auf einem erhitzten Substrat zersetzen. Ausgangsstoffe sind oft Organo- oder Hydridoverbindungen, die bei relativ niedrigen Temperaturen in eine nichtflüchtige (Film-)Komponente pyrolysieren und ein Restdampf/Gas, das aus dem System gepumpt wird. Beide Methoden unterteilen sich in eine Vielzahl von Techniken mit Hilfsmechanismen, um ein Ziel zu erreichen.

Bitte klicken Sie hier für weitere Informationen zu verschiedenen Depositionstechniken.

Links zu Dünnschichtdepositionsverfahren und -möglichkeiten:

Elektronenstrahlverdampfung  |   Thermisches Verdampfen  |   Magnetron-Sputtern  |   Organische Verdampfung (Punktquellenverdampfung)  |   Atomlagenabscheidung (ALD, Atomic Layer Deposition)  |   Mehrkammern

Glovebox Integration  |   Impulsgefilterte Lichtbogenverdampfung  |   HIPIMS  |   Dual Wedge Werkzeug


Elektronenstrahlquelle

Elektronenstrahlverdampfung

Elektronenstrahlverdampfungsquellen beinhalten Komponenten, die das Grundmaterial durch den Einsatz eines hochenergetischen Elektronenstrahls verdampfen und sehr hohe Depositionsraten (bis zu 25000 Å/min) erzeugen. Der Elektronenstrahl wird mittels eines Magnetfeldes auf das Zielmaterial fokussiert. Der Beschuss der Elektronen erzeugt genügend Wärme, um ein breites Spektrum von Materialien mit sehr hohen Schmelzpunkten zu verdampfen. Bei regelmäßiger Elektronenstrahlverdampfung wird der Kammerdruck auf ein möglichst niedriges Niveau gebracht, um zu verhindern, dass Hintergrundgase mit dem Film oder Ausgangsmaterial chemisch reagieren. Unter sorgfältig kontrollierten Partialdrücken reaktiver Gase kann die reaktive Elektronenstrahlverdampfung Filme mit einer anderen chemischen Zusammensetzung als der des Ausgangsmaterials erzeugen.

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Die Elektronenstrahlverdampfung wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




Thermische Verdampferquellen

Thermisches Verdampfen

Zu den thermischen Verdampfungsquellen gehören Komponenten, die das Grundmaterial durch den Einsatz von Widerstandselementen verdampfen. In der Regel wird das Ausgangsmaterial in eine Quelle aus hochschmelzendem Metall (Verdampferschiffchen, Korb oder filamentgeheizter Tiegel) gegeben. Mit zunehmender Leistung steigt die Temperatur, um die Verdampfung zu erleichtern. Die Installationskosten und Ausrüstung sind im Vergleich zu anderen Depositionstechniken relativ günstig, aber eine genaue Temperaturkontrolle kann schwierig sein und die Neigung einiger Verdampferquellen, mit dem Ausgangsmaterial zu legieren, macht diese Technik nicht ganz so universell wie andere.

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Die thermische Verdampfung wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




TORUS® Sputterquellen Cluster Flansch

Magnetron-Sputtern

Practical Sputter Process Tips
To learn more about sputtering rates, uniformity, and process tips click here.

Sputterdeposition, gemeinhin als Sputtern bezeichnet, entfernt Atome/Moleküle aus der Oberfläche eines festen Targets und versetzt diese in die Gasphase, aus der sie dann an einer weiteren Oberfläche kondensieren. Im Gegensatz zu den verschiedenen Verdampfungstechniken muss beim Sputtern das Grundmaterial nicht aufgeschmolzen werden, selten werden Klumpen auf das Substrat „gespuckt“ und die Quelle kann in beliebiger Ausrichtung montiert werden. Es wird vergleichsweise wenig Strahlungswärme auf Substrate übertragen, die Bedeckung ist nicht strikt geradlinig, und Elementmischungen, Legierungen und Verbindungen können ohne Änderungen in der Stöchiometrie gesputtert werden.

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Das Magnetron-Sputtern wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




Niedertemperaturverdampfungsquelle

Organische Verdampfung (Punktquelle)

Wie KJLC sich durchsetzt
Perowskit Forschung
Perovskite Device Applications
Wie wir die Erforschung von Perowskit-Solarzellen mit Hilfe unserer Serie von Depositionssystemen für organische Materialen ermöglicht haben.
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Punktquellenverdampfer, auch LTE-Quellen (Niedertemperaturverdampfer) genannt, sind ähnlich wie Filament- und Tiegelverdampfer, da sie das Grundmaterial durch die Verwendung von Widerstandselementen verdampfen. Das Ausgangsmaterial wird in einen von einer Filamentquelle beheizten Tiegel gegeben und wenn die Leistung auf das Filament aufgebracht wird, wird der Tiegel erhitzt. Die Tiegel-/Filamentstruktur verfügt über eine externe Abschirmung, eine präzise Öffnung und eine Thermoelement-gesteuerte, präzise Temperaturregelung. Sie sind mit UHV-Vakuumbereichen kompatibel, leicht zu entfernen und auszutauschen und ermöglichen eine sehr kontrollierbare Erwärmung in den unteren Temperaturbereichen, in denen organische Materialien verdampfen.

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Die organische Verdampfung wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




ALD150LX System

Atomlagendeposition (ALD, Atomic Layer Deposition)

Wie KJLC sich durchsetzt
Molekular-Skala ALD
Entdeckungen
Sehen Sie sich die bahnbrechenden Arbeiten an, die mit unseren Werkzeugen durchgeführt werden. Mehr Infos.

Atomlagendeposition (ALD) ist eine Technik der chemischen Gasphasendeposition (CVD), die ein oberflächenkontrolliertes, gleichmäßiges und konformes Filmwachstum im Atomlagenmaßstab mit hervorragender Homogenität ermöglicht. Oberflächenkontrolliertes Filmwachstum ist ein einzigartiges Merkmal von ALD, das auf sequentiellen, selbstlimitierenden chemischen Reaktionen zwischen in Gasphase befindlichen Precursormolekülen und aktiven Oberflächensubstanzen basiert. Während eines typischen ALD-Prozesses werden mindestens zwei gasförmige Precursor nacheinander in einen Reaktionsraum gepulst, in dem sich ein Substrat befindet. Eine komplette Sequenz (oder kompletter Zyklus) besteht aus einer Reihe von Impuls- und Spülschritten. Impulsschritte werden durch Spülschritte getrennt, um verbleibendes Precursormaterial und/oder flüchtige Reaktionsnebenprodukte aus dem Reaktionsraum zwischen den Impulsen zu entfernen.

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ALD wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




OCTOS Cluster-Tool-Plattform

Mehrkammer-Deposition

In der Regel gibt es eine bevorzugte Depositionstechnik, die auf dem gewünschten Beschichtungsmaterial und/oder dem gewünschten Filmtyp basiert. Die Flüchtigkeit des Materials oder eine ungeeignete Systemgeometrie kann die thermische Verdampfung ungünstig beeinflussen. Möglicherweise reagiert das Material gut auf DC-Sputtern, aber die gewünschte Verbindung wäre besser über RF/Puls DC-Sputtern oder reaktives DC-Sputtern zu bedienen. Praktische Depositionssysteme werden häufig durch die Installation von zwei oder mehr verschiedenen Techniken in der gleichen Kammer vielseitiger. In einer solchen Anordnung wird ein Prozess, der sowohl Verdampfung als auch Sputtern für die Co-Deposition oder sequentielle Deposition erfordert, ohne einen Transport des Substrat oder das Brechen des Vakuum durchgeführt.

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Die Mehrkammerdeposition wird in den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




Glovebox Integriert
OLED Depositionssystem

Glovebox-Integration

Wie KJLC sich durchsetzt
Perowskit Forschung
Perovskite Device Applications
Wie wir die Erforschung von Perowskit-Solarzellen mit Hilfe unserer Serie von Depositionssystemen für organische Materialen ermöglicht haben.
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Die Glovebox-Integration schafft eine inerte Umgebung für die Verarbeitung von Schutz- und Versiegelungsbeschichtungen. Reaktive Metallfilme, organische Elektronik und lichtemittierende organische Displays verwenden in der Regel Beschichtungsmaterialien, die ohne eine schützende Verkapselungsschicht nicht der reaktiven Umgebung der Atmosphäre ausgesetzt werden können. Die Versiegelung erfolgt in der Regel unter Schutzgas und nicht in einer Vakuumkammer, so dass eine Glovebox erforderlich ist. Aus der Glovebox kann eine Probe in das System oder die Schleusenkammer des Systems für die Vakuumdeposition geladen oder entladen werden, um dann wieder in die Glovebox zurückgeholt zu werden, bevor von der Glovebox zu Atmosphäre hin belüftet wird.

Die Glovebox-Integration wird auf den folgenden KJLC-Systemplattformen unterstützt:




Impulsgefilterte Lichtbogenverdampfung

Impulsgefilterte Lichtbogenverdampfung

Lichtbogenverdampfung ist eine PVD-Technik (Physikalische Gasphasendeposition), die einen kontrollierten, harten Lichtbogen verwendet, um das Depositionsmaterial von einem Target zu verdampfen. Aufgrund der relativ einfachen Anwendung, der hohen Ionisationsraten und der Nützlichkeit für eine Vielzahl von Werkstoffarten (einschließlich Metalle und Keramiken) wird die Technik traditionell für Hartbeschichtungen und diamantähnlichen Kohlenstoffanwendungen eingesetzt.

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IMPULSE™ 2 kW Impulsleistungsmodul

HiPIMS (Hochleistungsimpuls Magnetron-Sputtern)

Hochleistungsimpuls Magnetron-Sputtern (HIPIMS) ist eine Art von Magnetronsputtertechnik, bei der Hochleistungsimpulse von Hunderten von Mikrosekunden an das Magnetron-Target bei Frequenzen im Bereich von wenigen Hz bis mehreren kHz angelegt werden.

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Im Folgenden erfahren Sie mehr über HiPIMS und das Gerät, das es unterstützt:




Kombinatorisches Dual Wedge Werkzeug

Kombinatorisches Dual Wedge Werkzeug

KJLC Dual Wedge Werkzeug verwandelt Ihr einzelnes Substrat in mehrere Substrate, ohne dass ein Brechen des Vakuums oder eine komplexe Maskierung erforderlich ist. Dieser kombinatorische Ansatz (Herstellung mehrerer Substrate mit unterschiedlichen Materialien und Dicken auf einem einzigen Substrat) verkürzt die teure und langwierige Forschungszeit, sodass große Mengen an Substratvariationen in Tagen statt in Monaten durchgeführt werden können.

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Das kombinatorische Dual Wedge Werkzeug wird in den folgenden KJLC Systemplattformen unterstützt:

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