Sistema PVD integrato nel vano portaoggetti
Sistema PVD integrato nel glovebox - ToronPVD™ GV
ToronPVD™ GV è un sistema PVD integrato in glovebox per la deposizione di film sottili organici e inorganici, adattato per il collegamento diretto a una glovebox ad atmosfera inerte tramite un accesso con porta scorrevole. Una camera prismatica in acciaio inox SS304 (30 × 40 × 50 cm) con superfici interne elettrolucidate supporta l'evaporazione termica, le celle di effusione organica, la deposizione a fascio di elettroni e lo sputtering in un'unica piattaforma. La camera raggiunge una pressione di base di 10⁻⁸ Torr per un sistema completamente carico, utilizzando la misurazione del vuoto ad ampio raggio Inficon. Un ciclo di esperimenti di 1.5 ore a 10⁻⁷ Torr supporta la produttività giornaliera di più cicli.
Quattro sorgenti termiche di evaporazione inorganica e da due a sei celle di effusione organica offrono la capacità di deposizione di materiali multipli all'interno di un singolo ciclo di vuoto. Le celle di effusione controllate da PID per materiali organici operano a temperature comprese tra 25 e 600 °C con una precisione di ±1 °C, garantendo la stabilità termica necessaria per la deposizione di semiconduttori organici ed emettitori OLED. Un controllore di spessore del film a doppio canale con una precisione di 0.1 Å/s monitora la velocità di deposizione e lo spessore cumulativo su due sorgenti. Un riscaldatore del substrato a temperature comprese tra 100 e 600 °C e una rotazione del campione a velocità compresa tra 2 e 30 giri/minuto contribuiscono all'uniformità del film.
I passaggi per la camera a vuoto utilizzano standard KF25, CF40 e da 1 pollice con O-ring in Viton resistenti a 200 °C, supportando configurazioni di passaggio ad alta temperatura quando i riscaldatori del substrato e le celle di effusione sono attivi simultaneamente. Una finestra di osservazione da 100 mm con protezione UV e otturatore protettivo orientabile consente il monitoraggio diretto del processo. Valvole di sfiato, di regolazione e di isolamento automatiche, combinate con un sistema di raffreddamento ad acqua automatico a circuito chiuso, gestiscono la temperatura e la pressione della camera durante tutto il ciclo di deposizione. L'alimentatore monofase da 220 V CA, 16 A, facilita l'integrazione nell'impianto.
Sistema PVD integrato nel glovebox - Applicazioni ToronPVD™ GV
Il ToronPVD™ GV è ideale per la ricerca nel campo dell'elettronica organica e per i programmi di fabbricazione di dispositivi avanzati, dove la deposizione deve avvenire in condizioni di rigorosa esclusione atmosferica per proteggere i materiali sensibili all'umidità e all'ossigeno. La sua architettura adattabile alle camere a guanti, la configurazione multi-sorgente e il controllo della cella di effusione PID lo rendono adatto alla fabbricazione di dispositivi organici multistrato e ai programmi di ricerca PVD eterogenei.
- Ricerca sugli OLED e sui dispositivi organici a emissione di luce: deposizione sequenziale di strati di emettitore organico, trasporto ed elettrodo metallico senza esposizione all'aria tra le fasi, preservando la qualità dell'interfaccia in dispositivi multistrato.
- Fabbricazione di celle fotovoltaiche organiche: deposizione sotto vuoto di strati donatore, accettore ed elettrodo per prototipi di celle solari organiche che richiedono una rigorosa esclusione atmosferica durante il processo
- Ricerca sui semiconduttori organici: deposizione di film sottili di piccole molecole sensibili all'umidità per la ricerca su OFET, diodi e dispositivi di memoria, dove l'esposizione all'aria ambiente modifica le proprietà del materiale
- Sviluppo di celle solari a perovskite: deposizione sotto vuoto di strati di perovskite e di trasporto di carica in atmosfera inerte, riducendo i difetti introdotti dall'umidità ambientale e dall'esposizione all'ossigeno
- Ricerca sugli elettrodi delle batterie e sugli elettroliti solidi: deposizione di film sottili di catodo, anodo ed elettrolita solido sensibili all'aria per la ricerca sui dispositivi a batteria agli ioni di litio e a stato solido di prossima generazione
- Fabbricazione di dispositivi in materiale bidimensionale: metallizzazione sottovuoto e deposizione a contatto su grafene, MoS₂ e altri materiali 2D senza esposizione all'aria tra le fasi di preparazione e deposizione
- Ricerca sulla deposizione fisica da fase vapore (PVD) multistrato eterogenea: deposizione multimateriale che combina evaporazione termica inorganica e sorgenti di effusione organica in un unico ciclo sottovuoto per la realizzazione di complessi strati di dispositivi organici-inorganici misti.
Sistema PVD integrato nel glovebox - Caratteristiche principali di ToronPVD™ GV
Il ToronPVD™ GV combina l'accesso tramite porta scorrevole compatibile con le camere a guanti, la capacità PVD multi-sorgente, le celle di effusione di Knudsen e il controllo computerizzato automatizzato in un'unica piattaforma ad alto vuoto per la ricerca su film sottili organici e sensibili all'umidità.
- Camera prismatica in acciaio inox SS304 con porte scorrevoli per vano portaoggettiCamera di 30 × 40 × 50 cm progettata per il collegamento diretto a glovebox ad atmosfera inerte, con accesso tramite porta scorrevole che preserva l'atmosfera della glovebox durante il trasferimento del substrato e del campione.
- Superfici interne ed esterne elettrolucidateLe superfici della camera, pulite con un tocco leggerissimo e lucidate elettroliticamente, riducono il degassamento e la generazione di particolato, garantendo una deposizione ad alta purezza di materiali organici e inorganici sensibili.
- Piattaforma di deposizione multi-processo: supporta operazioni di evaporazione termica, deposizione a fascio di elettroni, sputtering e forno a vuoto all'interno dello stesso corpo della camera tramite modifiche alla configurazione della sorgente e degli utensili
- Finestra frontale con persiana di protezione girevole: accesso di visualizzazione frontale per il monitoraggio diretto del processo, con otturatore girevole per una precisa temporizzazione della deposizione e protezione della camera tra le cicli
- Finestra di osservazione da 100 mm con protezione UV.: L'ampia finestra di osservazione frontale con vetro di blocco UV consente il monitoraggio continuo del processo senza esposizione dell'operatore ai raggi UV durante la deposizione attiva
- Porte passanti KF25, CF40 e da 1 pollice con O-ring in Viton resistenti a 200 °C.: gli standard delle porte passanti configurabili con guarnizioni O-ring ad alta temperatura supportano connessioni passanti simultanee ad alta potenza e di segnale in condizioni di deposizione impegnative
- Misurazione del vuoto ad ampio raggio Inficon (da 1000 a 10⁻⁸ Torr)Il sistema di misurazione del vuoto Inficon copre l'intera gamma, dalla pressione atmosferica al vuoto di base, fornendo dati di pressione affidabili durante l'intero ciclo di pompaggio e deposizione.
- Pressione di base di 10⁻⁸ Torr, gruppo di pompe turbomolecolari e meccanicheLa combinazione di pompe raggiunge una pressione di base di 10⁻⁸ Torr per un sistema a pieno carico, soddisfacendo i requisiti di vuoto per la deposizione di film sottili organici e inorganici ad alta purezza.
- Valvole automatiche di sfiato, regolazione e isolamento.: la configurazione automatizzata delle valvole gestisce tutte le transizioni di pressione della camera, inclusi la sequenza di sfiato, il controllo della pressione di deposizione e l'isolamento della camera a guanti.
- 4 fonti di evaporazione termica inorganica e da 2 a 6 fonti di evaporazione organica: l'accesso simultaneo a molteplici sorgenti termiche inorganiche e celle di effusione organiche in un'unica camera supporta complessi stack di dispositivi multistrato e co-depositati.
- Celle di effusione controllate da PID (da 25 a 600 °C, ±1 °C): celle di evaporazione organica ad alta precisione con accuratezza della temperatura di ±1 °C sull'intero intervallo operativo, che forniscono la stabilità del flusso richiesta dai materiali organici e dagli emettitori OLED
- Sistema di raffreddamento ad acqua automatico a circuito chiuso: la gestione automatizzata del raffreddamento protegge i componenti della camera e della sorgente durante cicli prolungati di deposizione e riscaldamento del substrato ad alta temperatura
- Controllo computerizzato completamente automatico con pannello touch screenTutte le operazioni di sistema, tra cui la gestione del vuoto, l'alimentazione della sorgente, il riscaldamento del substrato e la registrazione dei dati, sono gestite tramite un'interfaccia touchscreen.
- Rotazione da 2 a 30 giri/minuto con riscaldatore del substrato da 100 a 600 °C: la rotazione regolabile del substrato e il riscaldatore integrato consentono il controllo simultaneo dell'uniformità del film e la gestione della temperatura del substrato su un'ampia gamma
- Misurazione di spessore di precisione a doppio canale con velocità di campionamento di 0.1 Å/s: il monitoraggio a due canali della velocità e dello spessore con una precisione di 0.1 Å/s supporta il tracciamento simultaneo in tempo reale della deposizione da due sorgenti indipendenti
- Ciclo sperimentale di 1.5 ore a 10⁻⁷ Torr: la rapida fase di svuotamento e la progettazione del ciclo consentono di effettuare più esperimenti al giorno, supportando la fabbricazione iterativa dei dispositivi e i programmi di ricerca.
- Alimentatore monofase da 220 V CA, 16 A: l'alimentazione monofase standard semplifica l'installazione in laboratorio e riduce i requisiti infrastrutturali della struttura
- Garanzia completa su materiali, design e manodopera.: una copertura completa per i componenti del sistema, la qualità della progettazione e la produzione supportano la fiducia negli investimenti di laboratorio a lungo termine
Teoria e metodo
I sistemi PVD integrati nelle camere a guanti affrontano una sfida fondamentale nell'elettronica organica: i materiali che compongono i film sottili più promettenti sono anche quelli più sensibili all'umidità e all'ossigeno. Le camere standard richiedono che i substrati transitino attraverso l'aria ambiente tra la camera a guanti e lo strumento di deposizione, esponendo le interfacce organiche a tracce di umidità che degradano le prestazioni del dispositivo. Una camera adattata per la camera a guanti elimina questo trasferimento collegandosi direttamente all'ambiente in atmosfera inerte tramite porte scorrevoli sigillate. I substrati e i dispositivi finiti rimangono in un ambiente controllato durante la preparazione, la deposizione e la manipolazione post-deposizione.
La deposizione di film sottili organici tramite evaporazione utilizza celle di effusione di Knudsen anziché le crogioli a resistenza impiegate per i metalli. Una cella di effusione riscalda il materiale organico in un crogiolo a una temperatura controllata, generando un flusso molecolare stabile attraverso un piccolo orifizio. Il controllo della temperatura tramite PID con una precisione di ±1 °C nell'intervallo da 25 a 600 °C mantiene la stabilità del tasso di evaporazione richiesta dai materiali organici, poiché piccole variazioni di temperatura producono cambiamenti di flusso sproporzionati. Il monitoraggio dello spessore a doppio canale con una precisione di 0.1 Å/s traccia in tempo reale il tasso di deposizione e lo spessore cumulativo del film.
La piattaforma supporta l'evaporazione termica, la deposizione a fascio di elettroni, la deposizione per sputtering e la lavorazione in forno a vuoto all'interno della stessa camera, adattandosi ai diversi requisiti di configurazione dei dispositivi tramite la sostituzione delle sorgenti e degli utensili. Quattro sorgenti termiche inorganiche e da due a sei celle di effusione organiche possono operare nello stesso ciclo di vuoto, consentendo la co-deposizione o la crescita sequenziale di strutture miste organiche-inorganiche. La rotazione del substrato a una velocità compresa tra 2 e 30 giri/minuto distribuisce il flusso di vapore per una crescita omogenea del film. Il controllo computerizzato completamente automatico con gestione tramite touch screen gestisce la potenza della sorgente, la temperatura del substrato, la rotazione e la sequenza del vuoto.
Sistema PVD integrato nel glovebox - Specifiche tecniche di ToronPVD™ GV
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| camera Materiale | SS304 (prismatico) |
| Dimensioni della camera | 30 × 40 × 50 cm |
| Finitura superficiale della camera | Elettrolucidato, interno ed esterno |
| Accesso al vano portaoggetti | Porte scorrevoli |
| Pressione di base | 10⁻⁸ Torr (sistema completamente caricato) |
| Vuoto di lavoro (tempo di ciclo) | 10⁻⁷ Torr; circa 1.5 ore per esperimento |
| Intervallo di misurazione del vuoto | Da 1000 a 10⁻⁸ Torr (sistema Inficon) |
| Configurazione della pompa | Turbomolecolare + Meccanica |
| Configurazione della valvola | Valvole automatiche di sfiato, strozzamento e isolamento |
| Fonti inorganiche di evaporazione termica | 4 |
| Fonti di evaporazione organica | Da 2 a 6 cellule di versamento (tipo Knudsen) |
| Intervallo di temperatura della cella di effusione | 25 a 600 ° C |
| Controllo della temperatura della cella di effusione | PID, ±1 °C |
| Velocità di rotazione del campione | Da 2 a 30 rpm |
| Intervallo di temperatura del riscaldatore del substrato | 100 a 600 ° C |
| Monitoraggio dello spessore | Doppio canale; precisione di 0.1 Å/s |
| Porte passanti | KF25, CF40, 1 pollice |
| Materiale O-ring passante | Viton resistente a 200 °C |
| Finestra di osservazione | Vetro frontale da 100 mm con protezione UV. |
| Shutter | Otturatore di protezione frontale girevole |
| Sistema di raffreddamento | Raffreddamento automatico dell'acqua a circuito chiuso |
| Sistema di controllo | Controllo computerizzato completamente automatico; pannello touch screen |
| Tensione | Monofase, 220 V CA, 16 A (disponibile anche 110 V) |
| Processi supportati | evaporazione termica, fascio di elettroni, sputtering, forno a vuoto |
| Garanzia | Completo (materiali, design e lavorazione) |