Формирование толстых плотных железоиттриевого гранатов Использование аэрозоля осаждения

Общая цель эксперимента заключается в осаждении плотной поликристаллической пленки железо-иттриевого граната толщиной несколько микрон на сапфировую подложку с использованием метода осаждения при комнатной температуре. Это достигается путем установки подготовленной подложки на трансляционный столик, прикрепленный к верхней крышке аппарата, с последующим установкой верхней крышки на камеру осаждения и подключением кабелей двигателя на втором этапе процесса загрузки порошка. Для достижения желаемого размера агломератов в камере аэрозоля установите верхнюю крышку камеры аэрозоля и соедините её с камерой осаждения с помощью сопла. Затем создайте градиент давления между камерами и запустите поток газа в камеру аэрозоля.

Сочетание этого процесса с воздействием виброплатформы позволяет создать аэрозоль, который проходит через сопло в камеру осаждения. Осаждение гломерата происходит за счет дробления, деформации и слияния кристаллитов, что приводит к образованию толстой плотной пленки на подложке. Главным преимуществом данного метода по сравнению с существующими способами является возможность получения очень толстых и плотных пленок без необходимости нагрева подложки или материала-предшественника с точки зрения производства.

Аэрозольное осаждение также обладает преимуществом возможности проведения процесса в условиях относительно низкого вакуума и характеризуется очень высокой скоростью осаждения. Основой данного эксперимента является установка для аэрозольного осаждения. На этой схеме оборудования указаны основные компоненты.

Поместите порошок, который будет распыляться, в аэрозольную камеру и введите в камеру газ-носитель с контролируемым потоком, поддерживая разность давлений между аэрозольной камерой и камерой осаждения. Создайте поток аэрозоля через сопло для контролируемого осаждения на образец в камере осаждения. В данном видео используется translational stage; первым шагом будет установка подготовленной подложки на translation stage.

Ступень трансляции является частью узла верхней крышки. Сначала наклейте двухстороннюю медную ленту в центре ступени. Затем возьмите очищенную и высушенную подложку и поместите ее на ленту в центре ступени.

Сапфировая подложка размером 6 мм на 6 мм установлена на месте. Для выполнения следующих этапов протокола используйте штангенциркуль для сбора данных, необходимых для юстировки распылительной форсунки.

Для этого измерьте и запишите расстояние от одного края предметного столика до ближайшего и самого дальнего краев вдоль одного направления. Выполните аналогичное измерение в перпендикулярном направлении. После проведения измерений перенесите верхнюю крышку вместе с позиционирующим столиком и образцом в камеру осаждения.

Опустите верхнюю крышку на место и поместите переводную платформу с образцом в камеру. После этого закрепите верхнюю крышку, зажав фланец для обеспечения герметичности. Затем подключите кабели контроллера к двигателям переводной платформы.

Теперь перейдем к подготовке аэрозольной камеры, верхняя часть которой в данный момент снята. Возьмите от 100 до 150 грамм просеянного и высушенного порошка железо-иттриевого граната. Равномерно распределите порошок по нижней части аэрозольной камеры. Далее.

Для данной установки установите насадку для очистки фильтра от засоров. Возьмите основной корпус аэрозольной камеры и опустите его на нижнюю секцию. Затем закрепите основной корпус на нижней секции с помощью зажима.

Затем подсоедините манометр для аэрозоля к боковому порту. Теперь возьмите входную секцию сопла и с помощью быстрозажимного хомута закрепите ее в верхнем порту основного корпуса аэрозольной камеры. После этого поднимите трубку подачи сопла к входному порту камеры осаждения.

Завершите процесс, закрепив верхний и нижний фитинги. Начните создание градиента давления, изолировав форвакуумный насос от остальной системы, после чего включите его.

Откройте байпасную линию для выполнения первичной откачки, чтобы обеспечить более контролируемый процесс. Включите освещение камеры осаждения с помощью компьютера. Настройте программное обеспечение для мониторинга давления и контроллера подложки, не запуская их, пока продолжается откачка.

Следите за давлением в системе. Когда давление достигнет 150–200 тор, отрегулируйте скорость откачки в байпасной линии до одного тор в секунду. Как только давление упадет ниже 100 тор, запустите программное обеспечение для мониторинга давления и управления ступенчатым контроллером.

Когда давление достигнет примерно 1 тор, закройте клапаны байпасной линии. Затем откройте главный нагнетательный клапан. Продолжая перекачку, перейдите к камере осаждения и затяните зажим верхней крышки.

Следующим шагом является включение нагнетательного насоса и открытие баллона с азотом сверхвысокой чистоты для подачи газа-носителя к компьютеру. Используйте графический интерфейс программного обеспечения контроллера столика, чтобы расположить подложку так, как это видно через смотровое окно. Сначала поместите подложку над соплом.

После установки опустите подложку до соприкосновения с соплом. Затем переместите подложку по вертикали на 7,5 millimeters в заданное положение. Перекройте основную линию откачки и убедитесь, что скорость утечки составляет менее примерно трех millitorr в секунду.

Прежде чем продолжить, установите дисковый затвор камеры осаждения в предварительно заданное положение 500 TOR. Задайте скорость потока на контроллере массового расхода, но не включайте его. Настройте функцию генератора сигналов для установки частоты вибрации перемешивателя и включите его.

Запустите поток азота. Затем отсчитайте три секунды перед запуском макроса контроллера столика на компьютере. Отрегулируйте скорость потока газа для поддержания требуемой постоянной разности давлений.

В данном случае — около 500 tor. Используйте смотровое окно для визуального контроля процесса осаждения. По окончании осаждения зафиксируйте точное время работы.

Отключите подачу азота, генератор функций и насосы. Откройте камеру осаждения. Полностью откройте обводной клапан дискового затвора к камере осаждения.

Поверните регулятор азота общего назначения в нулевое положение и направьте газ в камеру осаждения. Закройте главный откачивающий клапан, медленно увеличивая давление газа в системе. Вернитесь к компьютеру и с помощью программного обеспечения контроллера столика выполните возврат форсунки в исходное положение, после чего закройте программу.

Когда давление превысит 100 tor, остановите работу программного обеспечения для мониторинга давления. Продолжайте регулировать подачу газа из системы подачи, пока система не достигнет атмосферного давления. Для извлечения образца отсоедините кабели двигателей перемещения в верхней части камеры осаждения.

Снимите верхнюю крышку с камеры осаждения и перенесите ее на рабочий стол. На столе расположите верхнюю крышку так, чтобы обеспечить доступ к образцу. Демонтируйте образец для подготовки к определению его характеристик.

Это микрофотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа, пленки иттрий-железистого граната на сапфировой подложке. Скорость перемещения при осаждении составляла 0,65 millimeters per second, при этом была покрыта область площадью 75 square millimeters. Пленка имеет некоторую шероховатость и хорошо уплотнена с небольшим количеством пустот.

Плотная структура пленки также видна на данном снимке поперечного сечения пленки, полученном с помощью сканирующего электронного микроскопа. На сапфировой подложке на основном изображении показан край образца в состоянии после осаждения, сформированный в процессе напыления. Это не скол пленки.

На врезке представлено увеличенное изображение поперечного сечения. Ступень была создана путем удаления части пленки вдоль одного из краев. Данные, отмеченные черным цветом, указывают высоту ступени пленки.

Красная линия указывает на среднюю толщину пленки около 11 micrometers. Шероховатость составляет около 1.4 micrometers. На данном графике данные производной поглощения при магнитном резонансе Pharaoh показаны черным цветом, а аппроксимация формы линии производной по Лиану — красным.

Расположение и форма сигналов на данных сопоставимы с типичными спектрами для поликристаллического железо- granting-иттриевого граната, выращенного другими методами. Хорошее качество аппроксимации по методу Лина свидетельствует о равномерности пленки.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о принципах работы процесса аэрозольного осаждения и о том, как выполнять аэрозольное осаждение с использованием данной системы.