Kỹ thuật bề mặt của vật liệu màng mỏng

Kỹ thuật bề mặt là một nhánh của khoa học vật liệu với phạm vi ứng dụng và phương pháp rộng lớn – nhiều trong số đó đã được áp dụng từ trước khi thuật ngữ “kỹ thuật bề mặt” được sử dụng rộng rãi. Việc xử lý và đặt sỏi hoặc đá cuội nén để tạo ra bề mặt cứng trên các tuyến đường được chỉ định là một quá trình trải qua hàng thiên niên kỷ, đại diện cho chính định nghĩa của kỹ thuật bề mặt: thay đổi bề mặt hoặc nền của vật liệu để tối ưu hóa tiện ích và ứng dụng của nó. Các quy trình tương tự để xử lý các sản phẩm vĩ mô vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, nhưng kỹ thuật bề mặt hiện đại ngày càng quan tâm đến việc thay đổi sản phẩm trên quy mô vi mô.

Vật liệu màng mỏng là các cấu trúc nano xếp lớp có kích thước từ vài nanomet (nm) đến micrômet (μm). Chúng được tạo thành thông qua nhiều phương pháp, bao gồm:

• • Lắng đọng lớp nguyên tử (ALD);
  • Lắng đọng hóa học pha hơi (CVD);
  • Khắc chùm ion (IBE);
  • Phun Magnetron;
  • Lắng đọng hóa học pha hơi hữu cơ kim loại (MOCVD);
  • Tăng trưởng epitaxial chùm phân tử (MBE);
  • Khắc ion phản ứng plasma (RIE);
  • Khắc chùm ion phản ứng (RIBE).

Các quy trình này được áp dụng để thao tác và thay đổi nền của vật liệu ở cấp độ nguyên tử, thay đổi và tối ưu hóa các tính chất cơ học hoặc hóa học của nó. Ví dụ, các kỹ thuật kỹ thuật bề mặt ALD thường được sử dụng để phủ bề mặt cho vật liệu nền của pin lithium với lớp màng mỏng được thiết kế để cải thiện độ ổn định cơ học và khuyến khích sự chuyển động electron giữa cực dương và cực âm. Các kỹ thuật lắng đọng hóa học pha hơi thường được sử dụng để kỹ thuật bề mặt của các vật liệu trong suốt hoặc phản xạ, với các ứng dụng phổ biến trong việc hình thành các bộ lọc băng thông quang học hoặc kính kiến trúc.

Mỗi kỹ thuật này là một quá trình cơ học nhạy bén diễn ra trong các thông số hóa học được xác định trước. Điều quan trọng là phải đáp ứng và duy trì các điều kiện riêng biệt để đảm bảo các sản phẩm màng mỏng có thể được sản xuất hiệu quả và với các kết quả có thể lặp lại. Một trong những phương pháp chính để kiểm soát các phương pháp quy trình này là sử dụng thiết bị khối phổ có khả năng giám sát các số liệu liên quan đến khối lượng cụ thể trong thiết bị xử lý màng mỏng.

Máy phổ khối lượng cho kỹ thuật bề mặt màng mỏng

Nhiều máy phổ khối của Hiden Analytical được sử dụng để kiểm soát chất lượng của các quy trình kỹ thuật bề mặt màng mỏng. Chúng có thể được sử dụng để hỗ trợ phát triển và sản xuất các sản phẩm như pin mặt trời hữu cơ, thiết bị kỹ thuật số mới, giải pháp ô tô sáng tạo và vải công nghệ.

Ví dụ, các quá trình tráng phủ quang học màng mỏng có thể được theo dõi thông qua phương pháp phân tích khí dư (RGA) sử dụng máy khối phổ HPR-30 RGA. Máy có thể cấu hình để phân tích khí và hơi, cung cấp phân tích thời gian thực nhanh chóng của các phương pháp lắng đọng màng mỏng, bao gồm CVD. Trong kỹ thuật bề mặt CVD, điều quan trọng là phải duy trì các áp suất và thành phần khí quyển cụ thể để đảm bảo sản xuất nhanh chóng các thiết bị quang học với các đặc điểm riêng biệt. Các bộ lọc quang học thường được yêu cầu chặn các bước sóng cụ thể của ánh sáng, vì vậy chúng phải được cấu hình chính xác với các đặc điểm băng thông cụ thể. HPR-30 có thể hỗ trợ phát triển các màng quang học bằng cách cung cấp phân tích phát hiện rò rỉ và ô nhiễm chính xác cho các quy trình kỹ thuật bề mặt CVD.

Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về việc sử dụng máy phổ khối Hiden Analytical cho kỹ thuật bề mặt của vật liệu màng mỏng, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Xem thêm: Hệ thống khối phổ ứng dụng trong lĩnh vực màng mỏng, kỹ thuật bề mặt và plasma