Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông thủy tinh
Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông thủy tinh - Chuông thủy tinh ToronEva™
Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông ToronEva™ là một hệ thống hoàn toàn tự động dùng để lắng đọng màng mỏng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển. Quá trình gia nhiệt bằng điện trở trong môi trường chân không cao tạo ra các màng mỏng kim loại, oxit và hữu cơ ở áp suất cơ bản đạt tới 10⁻⁷ Torr. Bảng điều khiển, thời gian chu kỳ nhanh và khoảng cách từ nguồn đến chất nền có thể điều chỉnh giúp đơn giản hóa hoạt động đồng thời tiết kiệm vật liệu bay hơi. Hệ thống này xử lý được các tấm wafer 4 inch, lamellae 1×3 inch và nhiều kích thước chất nền khác nhau, dễ dàng thích ứng với các yêu cầu lắng đọng thay đổi.
Sự kết hợp giữa bơm turbomolecular và bơm cơ học, được trang bị ống mềm SS316 và bộ lọc bụi, đạt đến áp suất 10⁻⁶ Torr trong vòng chưa đầy 30 phút. Phạm vi chân không trải dài từ 1000 đến 10⁻⁹ Torr với khả năng tự động thông hơi, nạp ngược và giữ áp suất trong buồng. Bình thủy tinh hình chuông có sẵn bằng thủy tinh Pyrex hoặc SS304, và kích thước 75×120 cm với bánh xe có khóa giúp dễ dàng đi qua cửa tiêu chuẩn rộng 85 cm. Bộ làm mát nước tuần hoàn kín với điều khiển bật/tắt tự động giúp quản lý tải nhiệt trong suốt quá trình lắng đọng kéo dài.
Thiết bị ToronEva™ Bell Jar hỗ trợ cấu hình bay hơi tuần tự và đồng thời với tùy chọn bố trí bốn nguồn cho bay hơi tuần tự 4×1 hoặc bay hơi đồng thời 2×2. Một cửa chắn điều khiển bằng servo phục vụ đồng thời hai nguồn nhiệt, và một bộ giám sát độ dày hai kênh với một QCM theo dõi tốc độ lắng đọng và độ dày màng tích lũy theo thời gian thực. Hình dạng buồng nguồn độc quyền ngăn ngừa sự nhiễm chéo giữa các vật liệu, duy trì độ tinh khiết của màng trong các lần chạy liên tiếp. Việc quay mẫu ở tốc độ từ 2 đến 30 vòng/phút giúp tăng tính đồng nhất của quá trình lắng đọng trên bề mặt chất nền.
Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông thủy tinh - Ứng dụng chuông thủy tinh ToronEva™
Thiết bị ToronEva™ Bell Jar đáp ứng nhu cầu lắng đọng màng mỏng tại các viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm đại học và các cơ sở công nghiệp chuyên biệt, nơi cần thiết bị phủ chân không trong phòng thí nghiệm để thực hiện công việc phủ màng mỏng một cách có kiểm soát. Cấu hình buồng linh hoạt và nhiều tùy chọn giá đỡ mẫu giúp thiết bị phù hợp với nhiều loại chất nền và vật liệu lắng đọng khác nhau.
- Học thuật và University Nghiên cứu: Lắng đọng kim loại, oxit và màng hữu cơ phục vụ các nghiên cứu khoa học vật liệu cơ bản và vật lý thiết bị trong môi trường phòng thí nghiệm của trường đại học.
- Chế tạo thiết bị bán dẫn: Tạo các tiếp điểm kim loại, điện cực cổng và lớp điện môi trên tấm silicon để phát triển nguyên mẫu transistor và mạch tích hợp.
- Nghiên cứu màng mỏng quang học: Phủ các lớp phủ phản xạ và chống phản xạ lên chất nền thủy tinh và tinh thể để phát triển quang tử và linh kiện quang học.
- Nghiên cứu về điện tử hữu cơ và OLED: Phương pháp lắng đọng có kiểm soát các lớp hữu cơ và kim loại để chế tạo pin quang điện hữu cơ, OLED và các nguyên mẫu bóng bán dẫn màng mỏng
- Chế tạo MEMS và NEMS: Mạ kim loại và lắng đọng màng chức năng cho sự phát triển thiết bị vi cơ điện tử và nano cơ điện tử
- Nghiên cứu pin mặt trời: Lắng đọng các lớp tiếp xúc và màng hấp thụ để tạo mẫu thử nghiệm và nghiên cứu hiệu suất pin quang điện quy mô phòng thí nghiệm
- Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật Bề mặtCác nghiên cứu đặc tính màng mỏng đòi hỏi sự kiểm soát chính xác về độ dày, thành phần và tốc độ lắng đọng của màng.
Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông thủy tinh - Các tính năng chính của hệ thống chuông thủy tinh ToronEva™
Bình chân không ToronEva™ kết hợp hiệu suất chân không cao với bộ tính năng hướng đến khả năng tái tạo kết quả, kiểm soát ô nhiễm và sự đơn giản trong vận hành trong môi trường phòng thí nghiệm nghiên cứu.
- Quản lý chân không hoàn toàn tự độngHệ thống điều khiển bảng điều khiển với chu kỳ nhanh giúp giảm thiểu các thao tác của người vận hành và thời gian chuẩn bị giữa các lần lắng đọng liên tiếp.
- Bình thủy tinh Pyrex hoặc bình thủy tinh SS304.Người vận hành lựa chọn vật liệu buồng phù hợp với thành phần hóa học của quy trình, với các cổng tiêu chuẩn 1 inch để tích hợp đường dẫn linh hoạt.
- Lựa chọn giá đỡ mẫu đa năng: Phù hợp với các tấm wafer 4 inch, các phiến mỏng 1×3 inch và các mẫu từ nhỏ đến lớn với thao tác nạp liệu đơn giản.
- Khoảng cách nguồn-chất nền có thể điều chỉnh: Tối ưu hóa góc lắng đọng và phân bố tốc độ bằng cách định vị lại nguồn so với chất nền mà không cần sửa đổi buồng.
- Áo khoác bảo hộ bên trong SS304: Che chắn phần bên trong buồng khỏi sự tiếp xúc trực tiếp với chất bay hơi, kéo dài thời gian sử dụng và đơn giản hóa việc vệ sinh sau khi lắng đọng.
- Áp suất cơ bản 10⁻⁷ Torr với khả năng hút chân không nhanh.Đạt áp suất làm việc 10⁻⁶ Torr trong vòng chưa đầy 30 phút, giảm thời gian chu kỳ trong các phiên vận hành nhiều lần.
- Cụm bơm turbomolecular và cơ khí: Các bơm được ghép nối với ống mềm SS316 và bộ lọc bụi cung cấp chân không sạch, ít tạp chất trong toàn bộ phạm vi hoạt động.
- Điều khiển áp suất chân không phạm vi rộng (1000 đến 10⁻⁹ Torr)Hệ thống điều khiển và đo lường tích hợp với chức năng xả và cấp nước tự động giúp loại bỏ thao tác vận hành van thủ công.
- Máy làm mát nước tuần hoàn khép kín tích hợpHệ thống quản lý nhiệt tự động kích hoạt và tắt chế độ làm mát khi cần thiết, bảo vệ hệ thống trong quá trình hoạt động liên tục.
- Cấu hình bốn nguồn tùy chọnHỗ trợ quá trình bay hơi tuần tự 4×1 hoặc đồng thời 2×2 để lắng đọng hợp kim, hợp chất hoặc màng đa lớp trong một chu kỳ hút chân không duy nhất.
- Tự động tắt khi mất điện kèm chức năng giữ chân không.: Tự động tắt an toàn khi mất điện và duy trì chân không trong buồng để bảo vệ mẫu vật và giữ gìn môi trường lắng đọng.
- Nguồn điện bay hơi nhiệt 2000 WDải điện áp đầu ra từ 10 V đến 200 A cho phép xử lý các hợp chất hữu cơ có điểm nóng chảy thấp và kim loại có nhiệt độ cao trong cùng một thiết bị.
- Thiết kế loại bỏ lây nhiễm chéoThiết kế buồng nguồn độc quyền ngăn ngừa sự tiếp xúc chéo giữa chất bay hơi giữa nguồn và thành buồng, giữ gìn độ tinh khiết của vật liệu.
- Máy đo độ dày hai kênh với QCM: Giám sát thời gian thực tốc độ lắng đọng và độ dày màng tích lũy đồng thời trên hai nguồn độc lập
- Tốc độ quay mẫu từ 2 đến 30 vòng/phútKhả năng điều chỉnh độ xoay của chất nền giúp phân bổ dòng hơi đồng đều, cải thiện độ đồng nhất của độ dày màng trên toàn bộ diện tích chất nền.
- Màn trập kép điều khiển bằng servo: Một màn chắn chung duy nhất với cơ cấu điều khiển servo điều chỉnh việc bắt đầu và kết thúc quá trình lắng đọng cho cả hai nguồn nhiệt cùng một lúc
- Điều khiển thông gió một chạmChỉ cần một nút bấm duy nhất sẽ khởi động trình tự quản lý chân không tự động, đơn giản hóa việc tiếp cận buồng chân không mà không cần thực hiện các bước thủ công phức tạp.
- Giao diện thân thiện với người vận hànhBố cục điều khiển trực quan với màn hình hiển thị rõ nét giúp giảm thời gian làm quen cho người dùng mới và tăng tốc các hoạt động hàng ngày trong phòng thí nghiệm.
- Nền tảng di động nhỏ gọnKích thước 75×120 cm với bánh xe có khóa giúp định vị ổn định đồng thời cho phép di chuyển hệ thống trong phòng thí nghiệm.
- Khoảng cách cửa tiêu chuẩnHệ thống này có thể đi qua cửa ra vào tiêu chuẩn rộng 85 cm, loại bỏ các rào cản về lắp đặt và di dời trong các tòa nhà có hành lang chiều rộng thông thường.
- Bảo hành đầy đủ một nămChế độ bảo hành bao gồm thiết kế, vật liệu và chất lượng thi công, mang lại cho các phòng thí nghiệm sự tin tưởng vào độ tin cậy lâu dài và trách nhiệm giải trình của nhà sản xuất.
Lý thuyết và Phương pháp
Phương pháp bay hơi nhiệt tạo ra các màng mỏng bằng cách nung nóng vật liệu nguồn bên trong buồng chân không cao đến điểm hóa hơi của nó. Một nguồn điện cao áp thấp sẽ dẫn dòng điện qua một nguồn điện trở như thuyền vonfram, cuộn dây hoặc giỏ. Các nguyên tử hóa hơi di chuyển theo đường thẳng trong chân không và ngưng tụ trên bề mặt chất nền được đặt phía trên nguồn. Ở áp suất dưới 10⁻⁵ Torr, các phân tử khí còn lại quá ít để phân tán các nguyên tử hơi, tạo ra các màng có độ tinh khiết cao.
Hệ thống chân không quyết định chất lượng màng phim cũng quan trọng như chính vật liệu nguồn. Một bơm turbomolecular được hỗ trợ bởi một bơm cơ học hút chân không buồng đến áp suất cơ bản dưới 10⁻⁷ Torr, giảm thiểu sự nhiễm bẩn khí dư xuống mức không đáng kể. Chức năng thông hơi và nạp lại tự động cho phép người vận hành vận hành buồng mà không cần thao tác van thủ công, và chế độ giữ chân không duy trì môi trường giữa các lần lắng đọng. Bộ nguồn 2000 W (10 V đến 200 A) đáp ứng được cả các chất hữu cơ có điểm nóng chảy thấp và kim loại chịu nhiệt độ cao trong cùng một thiết bị.
Bộ điều khiển lắng đọng hai kênh và bộ cân vi tinh thể thạch anh (QCM) giám sát độ dày màng theo thời gian thực. Khi khối lượng màng tích tụ trên tinh thể QCM dao động, tần số cộng hưởng dịch chuyển tỷ lệ thuận với độ dày lắng đọng, một mối quan hệ được suy ra từ phương trình Sauerbrey. Bộ điều khiển chuyển đổi sự dịch chuyển tần số đó thành giá trị độ dày liên tục mà không làm gián đoạn quá trình lắng đọng. Việc quay mẫu ở tốc độ từ 2 đến 30 vòng/phút giúp phân phối dòng hơi đều khắp bề mặt chất nền, cải thiện độ đồng nhất.
Hệ thống bay hơi nhiệt dạng chuông thủy tinh - Thông số kỹ thuật chuông thủy tinh ToronEva™
| Tham số | Đặc điểm kỹ thuật |
|---|---|
| Nguồn điện bay hơi nhiệt | 2000 W (10 V – 200 A) |
| áp lực cơ sở | 10⁻⁷ Torr |
| Mức độ chân không hoạt động (Thời gian hút chân không) | 10⁻⁶ Torr trong ≤30 phút |
| Phạm vi kiểm soát chân không | 1000 đến 10⁻⁹ Torr |
| Cấu hình máy bơm | Turbomolecular + Cơ học |
| Ống bơm | Ống mềm SS316 có bộ lọc bụi |
| Vật liệu chuông thủy tinh | Ống thủy tinh Pyrex hoặc SS304 |
| Cổng hình chuông | Tiêu chuẩn 1 inch |
| Áo khoác bảo vệ bên trong | SS304 hình trụ |
| Các tùy chọn giá đỡ mẫu | Tấm wafer 4 inch; phiến mỏng 1×3 inch; mẫu nhỏ và lớn |
| Khoảng cách từ nguồn đến chất nền | Điều chỉnh |
| Tốc độ quay mẫu | 2 đến 30 vòng / phút |
| Giám sát độ dày | Máy đo độ dày hai kênh + một QCM |
| Số lượng tiêu chuẩn của nguồn nhiệt | 2 |
| Cấu hình nguồn tùy chọn | 4 nguồn (4×1 tuần tự hoặc 2×2 đồng bay hơi) |
| Shutter | Được điều khiển bằng servo, dùng chung cho hai nguồn nhiệt. |
| Hệ thống làm lạnh | Máy làm mát nước tuần hoàn khép kín (tự động bật/tắt) |
| Chức năng quản lý chân không | Hệ thống thông hơi tự động, nạp ngược và giữ buồng. |
| Dấu chân | 75 x 120 cm |
| Thông quan cửa | Có thể đi qua cửa tiêu chuẩn rộng 85 cm. |
| Di động | Bánh xe có khóa |
| Chính sách bảo hành | 1 năm (thiết kế, vật liệu và chất lượng thi công) |