İçeriğe atla

Termal buharlaştırma biriktirme

Buharlaştırılmış Tungsten

PVD kaplama teknikleri arasında en basit olanıdır. Kaplanacak malzeme, herhangi bir şekilde ısı etkisi ile buharlaştırılır ve buharlaşan atomlar, substrat(kaplanan malzeme) üzerinde giderek yoğuşurlar. İşlem 10-5 – 10-6 ton basınçlı vakum ortamında yapılır. Kaplanan malzemeyi buharlaştırmak için çeşitli teknikler vardır bu teknikler; a) Buharlaştırılacak malzemenin, doğrudan konduğu potaya direnç olarak bağlanması, b) İndüksiyon ocağı ile ısıtma, c) Bir elektron tabancası ile elektron ışını bombardımanı, d) Elektrik arkı oluşturulması, e) Lazer ışını uygulanarak ısıtma ile, buharlaştırma işlemi yapılabilir. Bu tekniklerde, doğrudan direnç, indüksiyon, elektron tabancası ile ışın bombardımanı ve vakum ark en önemlileridir. Buharlaştırıcı potaları refrakter metallerden(Mo,W, Ta), oksitlerden(Al2O3,SiO2,M2O, ThO) veya grafitten yapılır. 1700 C’nin üzerindeki sıcaklıklarda, su soğutmalı bakır potalarda kullanılabilir.

Termal buharlaştırma işlemi sırasında, substratın, kaynağa en yakın bölümünün daha kalın olması, substrata dönme hareketi verilmesiyle önlenebilir. Başka bir çözüm ise, vakum odasında 0.005-0.2 Torr basınçlı bir soygaz vererek, buhar atomlarının birbirleriyle çarpışarak, substratın üzerinde eşit miktarda dağılmasını sağlamaktır. Bu yöntem ile çok düzgün bir kaplama elde edilebilir. Termal buhar kaplama işlemi, buharlaşan atomların kinetik enerjileri düşük olduğu için, kaplamaların ana malzemeye yapışma yetenekleri düşüktür. Bunun yanında, sistemin oldukça basit olması ve buhar veriminin yüksek, kaplama malzemesi seçiminde geniş olanaklar sunması, termal buharlaşma tekniğinin avantajlarıdır.

Buharlaşmanın ısı rezistansı ile sağlandığı durumda, etrafına rezistans teli sarılmış, yüksek sıcaklığa dayanıklı pota içerisinde malzemeler ısıtılmaktadır. Buharlaştırma, indüksiyon akımı ile yapıldığında ise su soğutmalı bakır tel sarılmış, sıcaklığa dayanıklı potalara akım uygulanarak buharlaştırma sağlanır. Bu yöntem diğer tekniklere göre daha ucuzdur ancak bazı dezavantajları vardır. Geometrik faktörler sebebiyle büyük çaplı üretimler çok zor veya mümkün değildir. Düşük ergime sıcaklığına sahip malzemeler için kullanılabilir. Bazı durumlarda, potada sıcaklıktan etkilenerek buharlaşır ve kaplama bozulabilir.

Termal buharlaştırma işleminde kullanılan buharlaştırma kaynakları.

Termal buharlaştırma işlemi, 1.10-6 T’nun altındaki vakumlu ortamda, buharlaştırılan kaplama malzemesi ve substrat üzerine yoğunlaşacak olan parçalar ile kaplama oluşturulan prosestir. Termal buharlaştırma işlemi, “vakum katmanlama” olarak da adlandırılabilir. Rezistansla ısıtma işlemi, ince film kaplamalarında sıkça kullanılır. Kaplanacak olan malzemeler, W, Mo, Ta gibi ısıya dayanıklı, ergime noktası çok yüksek olan metallerden imal edilmiş potaların içinde veya direkt olarak ısıtılmış rezistans üzerinden buharlaştırılır. Quartz, grafit, alüminyum, berilyum, boron-nitrit ve zirkonyumdan imal edilmiş potalar direkt ısıtmada kullanılmaktadır.

Isıya dayanıklı, yüksek ergime noktasına sahip metaller, elektron demeti katmanlama işlemi ile buharlaştırılır. Çünkü bu özelliklerdeki metaller, basit rezistanslı ısıtıcılarda buharlaştırılamamaktadır. Buharlaştırma için bir başka teknikte Lazer katmanlamadır. Lazer katmanlama, kontrol edilebilen kimyasal karışım ve bileşiklerin veya alaşımların buharlaştırılmasında kullanılır. Lazer buharlaştırma tekniğinde, yüksek güçte atım yapılarak, KrF lazeri gibi lazerler, quartz cama ışınlanır. Kaplanacak malzeme üzerine düşen lazer yoğunluğunu artırmak için quartz bir lens kullanılır. Yüzeyden buharlaştırılan atomlar, vakumlu ortamda hareket edip, substrat yüzeyinde film oluşturmak üzere toplanırlar (PLD – Pulsed Laser Deposition). PLD işlemi, kompleks metal kaplamalarında, süperiletkenlerde ve ferro-elektrik ince filmlerde kullanılır.

Moleküler demet epitaksi işlemi(MBE), termal buharlaştırmada en çok kullanılan ve en güvenilir işlemdir. Sistemde, kaplanacak malzemenin buharlaştırma oranı bilgisayar ile kontrol edilmektedir. MBE sistemi, alaşım ya da bileşiklerin kaplamalarında asıkça kullanılır. Sistem, büyütme çemberi, analiz çemberi ve numune çemberinden oluşur. Son bulunan teknolojilerde kaplama malzemelerinin buhar fazında olduğu sistemler oluşturulmuştur. MBE sistemi, atom veya molekül demetlerini çok büyük alanlara, tek kristal katman halinde, film oluşturmakta kullanılır. MBE sistemi, yarı iletken yapımında kullanılmaktadır. Organik-metal bileşik kaplama yapmak için kullanılan türün adı OMVPE’dir (Organometallic vapor phase epitaxy).

Daha fazla bilgi için:

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Termoelektrik soğutma</span>

Termoelektrik soğutucular, bir nesnenin sıcaklığını çevre sıcaklığının altına düşürürken, çevredeki sıcaklık ne olursa olsun, nesne sıcaklığını dengede tutarlar. Peltier ısı transferi elemanlarının aktif bir soğutma sistemi olup, miliwatt’tan kilowatt’a kadar değişen bir yelpazedeki uygulamalar için kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Isıl işlem</span>

Isıl işlem metallerin mekanik özelliklerini geliştirmek amaçlı uygulanan işlemlerin genel adıdır. Metalurjik bir işlem türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Kaynak (imalat)</span>

Kaynak, malzemeleri, genellikle metalleri veya termoplastikleri, esas olarak parçaları birbirine eritmek ve soğumalarını sağlamak için yüksek sıcaklık kullanarak birleştiren bir üretim sürecidir ve füzyona neden olur. Yaygın alternatif yöntemler arasında, ısı olmadan bağlanan malzemeleri eritmek için kimyasallar kullanan çözücü kaynak (termoplastikler) ve basınç, soğuk kaynak ve difüzyon bağlama gibi erimeden bağlanan katı hal kaynak işlemleri vardır.

<span class="mw-page-title-main">Sıcak daldırma galvanizleme</span> demir veya çeliğin erimiş çinko ile kaplanması işlemi

Galvaniz, 450-455 derecedeki erimiş çinkonun içine daldırılan çeliğin kaplanmasına denir. Çinko, demirle kuvvetli bağlar yaparak üçlü bir faz tabakası meydana getirir.

Hızlı prototipleme, bilgisayarda hazırlanan üç boyutlu CAD çizimlerinden direkt olarak elle tutulur fiziksel modeller elde etmemizi sağlayan imalat teknolojisidir. Hızlı prototipleme cihazları vasıtasıyla bilgisayarda çizimi yapılmış her türlü ürünün birebir modelini saatler içerisinde elde etme imkânı doğmuştur. Hızlı prototipleme cihazları kendi içerisinde farklılıklar göstermekle beraber prensipleri aynıdır. Bu yöntemde fiziksel modeller tabandan başlayarak katman katman yüzeylerin üst üste eklenmesiyle oluşturulur..

Mikroelektro-mekanik sistemler (MEMS) günümüzde var olan mekanik ve elektrik sistemlerin entegre ve minyatürize versiyonları olup mikron boyutlarında olan bu sistemleri nanoelektromekanik sistemler (NEMS) vasıtası ile nanoteknoloji uygulamaları için de kullanmak da mümkündür. MEMS kavramı ilk olarak 1987 yılında bir mikrodinamik çalıştayı esnasında telaffuz edilmiştir. Fakat MEMS kavramının ortaya çıkması esas olarak entegre devre çalışmalarında yaşanan gelişmeler ışığında olmuştur. Bu gelişmeler içinde kalıba alma, kaplama teknolojileri, ıslak oyma metotları, kuru oyma metotlarında yaşanan gelişmeler mikro aygıt yapımını mümkün kılmıştır. Küçük aygıtların yapılması konusunda ortaya çıkan ilk fikir ünlü fizikçi Richard Feynman tarafından 1959 yılında yapılan "There's plenty of room at the bottom" isimli konuşmada ortaya atılmıştır. Mikro-elektromekanik sistemlerin boyutları 1 ile 100 mikrometre arasında değişim gösterir. Bu küçük boyutlarda standard fizik kuralları genellikle geçersizdir. MEMS yapılarında yüzey alanının hacime oranı oldukça yüksektir bu sebep ile yüzey etkileri hacim etkilerine baskın gelir. Mikro elektro-mekanik sistem yapıları üç bölümden oluşur. Bu bölümler mekanik bölüm, mekanik bölümü çalıştıran tahrik bölümü ve mekanik hareketin davranışını inceleyen algılama bölümü olarak özetlenebilir. MEMS tahrik mekanizmaları verilen tahrik tipine göre farklılık gösterir. MEMS yapıları termal, elektrostatik, manyetik, pnömatik ve optik olarak tahrik edilebilir. Algılama işlemi ise genellikle optik ve elektronik sinyaller vasıtası ile yapılır. MEMS, Makina-Malzeme-Elektronik başta olmak üzere, temelde tüm mühendislik dalları ve temel bilimlerle birlikte pek çok dalı kapsayan çalışmaların yapıldığı disiplinlerarası bir kavramdır.

<span class="mw-page-title-main">Fiziksel buhar biriktirme</span> Fizik terimi

Fiziksel buhar biriktirme.

<span class="mw-page-title-main">Saçtırma biriktirme</span>

İnce film kaplamalarda, buhar kaynağı olarak, genellikle saçtırma yöntemi kullanılmaktadır. Diğer yöntemlere göre birçok avantaj sunan bu yöntemde, katı malzeme pozitif iyonlarla bombardıman edilerek, atomlar yüzeyden kopartılır. Kaplanacak olan malzeme, hızlandırılmış iyonlar gibi enerjik parçacıklarla bombardıman edilirse, saçılan atomlar substrat (alttaş) yüzeyinde film tabakası oluştururlar.

<span class="mw-page-title-main">Katodik-ark biriktirme</span>

Katodik-ark biriktirme. Bu yöntemde buharlaştırılacak malzeme (katot) ve vakum çemberinin duvarları arasında düşük voltaj - yüksek akım özelliğine sahip potansiyel uygulanır. Başlangıçta, tetikleme ile kısa devre yapılarak, anot ile katot arasında akım geçişi oluşturulur. Katot yüzeyindeki çok küçük alanlarda sıcaklığı 2500 °C civarında olan ark izi oluşturulur. Bununla beraber, katotun önünde oluşturulan yüksek elektron akışı ile buharlaşan atomların iyonizasyonu sağlanmaktadır. Buharlaştırma işlemi sırasında, kaplama malzemesinin (katot) iyi soğutulmadığı durumlarda, film kalitesini bozan ve droplet adı verilen büyük sıvı kütlelerinin yüzeyden kopması söz konusudur.

<span class="mw-page-title-main">İyon kaplama</span>

İyon kaplama, vakum kaplama işlemlerinin bir versiyonudur. İyon kaplama, substrat yüzeyinin periyodik bombardımanı ile, atomik boyuttaki partiküllerin yüzeyde biriktirilmesi ile gerçekleştirilir. Vakum iyon kaplama, reaktif iyon kaplama, kimyasal iyon kaplama gibi çeşitli teknikleri bulunur.

Çok düşük basınçlarda gaz içeren vakum çemberinde, iki elektrot arasına dc voltajı uygulanırsa, aralarında küçük voltajda bir akım geçer ve çember üzerinde düzgün bir potansiyel oluşur. Voltaj arttıkça ışıldama deşarjı oluşur. Katot akım yoğunluğu, katot üzerinde sabit kalır ve katot bölgesi, saçılan malzemenin uyarılma spektrumundan dolayı katot malzemesinin karakteristiğini gösteren renkte hafif bir ışıldamaya sahip olur. Bu renk yüzeyin saçılarak temizlenmesiyle ortaya çıkan değişim ile gözlenebilir. Daha yüksek basınçlarda, katot bölgesinin tüm katodu kapattığı görülür. Bu normal bir ışıldama bölgesidir ve iyon kaplama, saçtırmanın yapıldığı bölgedir. 1000 dc voltajda kendi kendine devam eden dc diyot gaz deşarjını elde etmek için 10 µm Argon basıncı gerekir.

<span class="mw-page-title-main">Elektron demetiyle fiziksel buhar biriktirme</span>

Elektron demeti ile fiziksel buhar biriktirme işlemi, anottaki hedef malzemenin, çok yüksek vakum altında, tungsten bir flaman ile elektron bombardımanına tutulması ile gerçekleştirilir. Elektron demeti, hedefteki atomların yüzeyden koparak gaz fazına geçmesini sağlar. Buharlaştırılan bu atomlar, vakum çemberi içindeki her noktaya yapışarak ince bir film oluşmasını sağlarlar.

<span class="mw-page-title-main">Titanyum nitrür</span> güçlü ve aşınması zor bir şey bu yüzden çok üretilen bir şey ve azot bileşimidir

Titanyum nitrür, substratın yüzey özelliklerini iyileştirmek için genellikle titanyum alaşımları, çelik, karbür ve alüminyum bileşenler üzerinde fiziksel buhar biriktirme (PVD) kaplaması olarak kullanılan son derece sert bir seramik malzemedir.

Krom nitrür, CrN formülüne sahip krom ve azotun kimyasal bir bileşiğidir. Çok serttir ve korozyona karşı son derece dayanıklıdır. Azot atomlarının krom kafesteki oktahedral delikleri işgal ettiği bir interstisyel bileşiktir: bu nedenle, kesinlikle bir krom (III) bileşiği değildir ve nitrür iyonları (N3-) içermez. Krom ikinci bir interstisyel nitrür, dikrom nitrür, Cr2N oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">TiAlN</span>

TiAlN filmler özellikle delme uygulamalarındaki kesme performansları sebebiyle tercih edilen kaplamalardır. TiAlN filmlerinin sertlikleri 2100-2300 HV civarındadır ancak delme uygulamalarında kullanılmalarının sebebi Al katkısıyla oksidasyon direncinin artırılmasıdır. TiN kaplamalar 550 C civarında okside olmaya başlarken, TiAlN kaplamalarda bu sıcaklık 800 C’dir. CrN kaplamalarında oksidasyon direnci, TiN kaplamalara göre daha yüksektir. Bunun nedeni koruyucu bir amorf olan Al2O3 filminin oluşmasıdır. Bu kaplamalar ile oluşan yapılar, hedef malzemesinin(katot) kompozisyonuna bağlı olarak değişmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal buhar biriktirme</span>

Kimyasal buhar biriktirme. Von Guerkie, sürtünme ile kıvılcım üreten kükürt topunu, eğlence amaçlı yapması bu prosesin başlangıcı sayılır. Birbirlerine sürterek kıvılcım çıkarmakta ve hidrojensülfat oluşturulmaktaydı. 1798'de Henry, hidrokarbon gazı içerisinde, kıvılcım yaratarak karbon biriktirme yapmayı başardı.

<span class="mw-page-title-main">Isıtma elemanı</span>

‘’’Isıtma elemanı’, Joule ısıtma‘sıyla elektrik enerjisini ısıya dönüştürür. Elemanın içinden geçen elektrik akımı dirençle karşılaşır ve elemanı ısıtır. Peltier etkisinin aksine bu işlem akış yönünden bağımsızdır.

Katı hâl kimyası, bazen malzeme kimyası olarak da adlandırılır, katı faz malzemelerinin, özellikle, ancak sadece moleküler olmayan katıların sentezi, yapısı ve özelliklerinin incelenmesidir. Bu nedenle, katı hal fiziği, mineraloji, kristalografi, seramik, metalurji, termodinamik, malzeme bilimi ve elektronik ile yeni malzemelerin sentezine ve karakterizasyonuna odaklanan güçlü bir örtüşmeye sahiptir. Katılar, ana partiküllerinin düzenlenmesinde mevcut olan düzenin doğasına göre kristal veya amorf olarak sınıflandırmak mümkündür.

Plastik kaynak, yarı bitmiş plastik malzemeler için kaynaktır ve ISO 472'de, malzemelerin yumuşatılmış yüzeylerini genellikle ısı yardımıyla birleştirme işlemi olarak tanımlanır. Termoplastiklerin kaynağı yüzey hazırlığı, ısı ve basınç uygulaması ve soğutma olmak üzere üç ardışık aşamada gerçekleştirilir. Yarı mamul plastik malzemelerin birleştirilmesi için çok sayıda kaynak yöntemi geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrokaplama</span>

Elektrokaplama katı bir alt tabaka üzerinde o metalin katyonlarının doğrudan bir elektrik akımı vasıtasıyla indirgenmesi yoluyla metal kaplama yapan işlemlerin genel adıdır. Kaplanacak kısım elektrolitik hücrenin katodu görevi görür; elektrolit, kaplanacak metal tuzunun çözeltisidir; ve anot genellikle ya o metalin külçesi veya bazı etkisiz iletken malzemelerdir. Akım harici bir güç kaynağı tarafından sağlanır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.