DE1916818A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumaufdampfung monokristalliner Schichten - Google Patents

Description

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM)» Brüssel (Belgien)

Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumaufdampfung monokriatalliner schichten

Die Erfindung betrifft ein. Verfahren·, das es ermöglieht, durch Verdampfung in einem Vakuum tob. mindestens IQ Torr monokristalline Werkatoffschichten auf Träger beliebiger Art und form aufzubringen, aowie eine Kristallisiervorrichtung zur B&rohftihrung dieses Verfahrens* Der hier verwendete Begriff "monokristalline· Schicht⁶⁵ iat in erweitertem Sinne zu verstehen, und zwar bedeutet er sowohl eine wirkliche monokristalline Schicht, bei weloher die bewirkte Aufdampfung aua einem einzigen Monokristall besteht, als auch eine aua Monokriatallen gebildete Schicht, bei welcher die Monokristalle im Gegensatz zu der aus Monokristallen mit allen mögliohen Orientierungen gebildeten polykristallinen Schicht alle die gleiche Orientierung haben»

Nach dem heutigen Stande der Technik gibt es zahlreiche Methoden, mittels derer die Herstellung von Werkstoffbelägen auf verschiedenartigen Sohichtträgern im Vakuum möglich ist» In diesem Zusammenhang Bind die verschiedenen Pulveriaierungsarten, und zwar die Hochfrequenzpulverisie-

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rung sowie die YataramasfDämpfungen zs sease©©" H§ aa©ii diesen. TersaaMesartlgeü. Arbeitsweissü feerge st elites.'. dersofelsge oder Beläge weisen mnfeer3sMeIM.@lie Haft-_D und AufbringMBgsgeselwiiiäigkeitssigemBeliaftes auf ©

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Bae ¥erfaia?ei! macli d@i£ IsfiBäsiaß ®ie?3^£1oM ©e₉ dies© derungem sä verwirfcliefe^si uL®Mxzs®k_O ässe €ie ¥erdaa©fia auf zuoringenden Werkstoffs iil"ä isi^f © seiner Erwärmung li@ auf »eines ¥eräampfeE-f3t3^.u^;€. isi ©iaeia Y&koum iron minöesteiis -jO"*4 f_orr erfolgt» worauf der s© erzeugte Bampf rings umden Sohiefatträger konzentriert _s ionisiert und auf dem Schichtträger niedergeschlagen wird_t der ein die Ionisierung nicht störendes elektrisches Anzieixongepotential fife den ionisierten Dampf aufweist und dessen freiliegend© Hache während einer zur Bildung einer (Snändier- bzw· Haftschicht notwendigen ersten Zeitspanne eine '!eiaperater aufweist» die der kritischem Temperatur für öas Haften äes§ verdampften Werkstoffes an dem Werkstoff des Sehiohtteäge^s so nahe liegt, wie es für die Güte des (bei dar feitisetem Hafttemperatur maximalen} Haft ens erwünscht ist, nnei mährend, des übrigen AufcEasipftingsvorgEUgs ils kritiscn© Eeistallisationstemperatur für dem Dampf §§*:9»eist _D w@b@i di© -chen, an wtlchen keine AmSäampfiHig essüiissht ±&t₉

«tana tie BIiokpralltemperatur für den betreffenden Dampf beaitsem·

IKLa Torriahtung «ur Durchführung dea Tor erwähnt en Verfahrene unfasst erfindungagemäaa eine in der Vakuumkammer angeordnete und eine oder mehrere Yerdampfungaquellen aus aufzubringendem Material aowie einen Sahiaht träger halt er enthaltende geschlossene lamer, in weloher das aufzubringende Material auf aeine Verdampfungetemperatur gebracht wir*, eine die fände der lammer auf die kritiaehe Rtiakpralltemperatur für dia Ateme oder MolekUle dea aua der Qualle etammenden Dampfes bringende .Heisrorriehtung und aina dia freiliegende Fläche dea Sohiohtträgera nach Be-. darf entweder auf dia kritiaehe Hafttemperatur für den aus dar Quelle, etammcnden. Dampf oder auf aeine kritiaehe Kriatalllaationatamperatur bringende Heisrorriohtung·

Dia Takuumaufdampfung nach der Erfindung erfolgt in einem Vakuum Tom mindestens 10 Torr» Dia Erfindung beruht auf dar Wahl einer 'inaahl Terhältniamässlg entscheidenden Betriebe- oder Arbeitebedingungen (Temperaturen und elektrieekea feit)· In erster Linie let feetaufe alten, dass der auf anbringende Materialdampf aua einer Quelle stammt, in > weloher dleaea Material bia auf eeinen Verdampfungepunkt erwärmt wordem iat· Kam hat dia Tataaehe nachgewiesen, daee im Vakuum und bei der Treieetsung dieses Dampfes bei bestimmten Tempera türen und »bei bestimmten. Werten eineti elektrischen feldee seatimmte Sraoheinungeti auftreten· Ale wichtige Temperaturen eind also au nennens

a) die kritiaoha &istallieatlonstemperatur für den aus einer Siedetemperatur aufweisenden Quelle stammenden Dampf· Man hat nämlich ermitteln können, dass sieh die aua einer Quelle» in weloher der aufsubringende Werk-

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stoff auf seine Terdampfungstemperatur gebracht wird, stammenden Atome oder Moleküle an einem bereits bestehenden Kristallgitter dieses Werkstoffs anlagern und dabei dieses Gitter fortsetzen oder es mit einer monokristallinen Schicht bedecken unter der Voraussetzung, dass zumindest die den freien Schichten dieses bereits bestehenden Gitters am nächsten liegenden Sohichten eine als kritische Kristallisationstemperatur bezeichnete kritische Temperatur aufweisen© Man hat für verschiedene Substanzen den Wert dieser kritischen Temperatur ermittßlt und festgehaltene Als Beispiel beträgt die kritische Kristallisationstemperatur unter den vorstehend bereits definierten Arbeitsbedingungen für Nickel etwa 1000° G₉ für Aluminiumoxid etwa 1350° C, für Cadmium etwa 230° C und für Molybdän etwa 1500° 0» Als allgemeine Regel und naoh ausgeführten technischen Messungen liegt diese kritische Kristallisationstemperatur zwischen 6/10 und 7/10 der Schmelztemperatur des Jeweiligen Materials·

Wenn das (entweder aus dem ursprünglichen Schichtträger, sofern dieser von gleicher Art ist wie die Beschichtung, oder aus dem mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung bereits kristallisierten Dampf gebildete) bereits bestehende Kristallgitter oder zumindest seine freiliegenden Schichten die kritische Kristallisationstemperatur aufweisen, lagern sich die (aus einer Ver- » dampfungstemperatur aufweisenden Quelle stammenden) auftreffenden Atome an diesem Gitter an und ordnen sie sich wieder so, dass sie es fortsetzen und erweitern»

b) Die kritische Rückpralltemperatur. Die Atome oder Moleküle des aus einer Verdampfungstemperatur aufweisenden

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Quelle stammenden aufzubringenden Dampfes werden bei ihrem Auftreffen auf eine beliebige Wand von dieser Wand abgestossen, ohne sich an ihr abzulagern, sofern die Wand eine Temperatur aufweist, die zumindest gleich der kritischen Riickpralltemperatur ist» Diese kritische Riickpralltemperatur liegt zwischen der vorstehend definierten kritischen Kristallisationstemperatur und der Schmelztemperatur des zu verdampfenden Materials*, Bei den Geräten zur Durchführung der Erfindung weisen alle Wände, an welohen eine Ablagerung oder Beschichtung nioht erwünscht ist, diese Temperatur auf, so dass die auf sie auftreffenden Dampfatome oder -moleküle abgewiesen werden und für eine Beschichtung des Trägers verfügbar bleiben© Bei den Arbeitsbedingungen nach der Erfindung beträgt die Rüokpralltemperatur von Cadmium + 290° C und die von Aluminiumoxid + 1600° C»

c) Die kritische Hafttemperatur für die auf dem Träger kristallisierte Schichte

Palis der Schichtträger von gleicher Art wie die Beschichtung istf findet offenbar die beste Haftung des Belages an dem Schichtträger statt, wenn dieser die kritische Kristallisationstemperatur aufweist· Der Belag oder die Beschichtung setzt dann die Struktur des Schiohtträgers fort oder erweitert sie«.

Im am häufigsten vorkommenden falle, in welchem Schichtträger und Beschichtung von unterschiedlicher Art sind, gibt es für den Schichtträger oder zumindest für seine freiliegende Fläche eine kritische Hafttemperatur des Niederschlages» Diese Temperatur ist zumindest gleich der kritisohen Kristallisationstemperatur des aufzubringen-

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den Stoffes und niedriger als die Rückpralltemperatur·

Wenn der Schichtträger auf diese Hafttemperatur gebracht worden ist_p so dringen, die Atome des auftreffenden Dampfes auf eine Tiefe von einigen Gitter ab ständen in das Innere des Schicht trag er s ein und ordnen sich dort nach ihrem eigenen Gitter an, das mit dem. Gitter des Sciiiehtträgers oder, sofern der Schichtträger keine kristalline Form aufweist, einfach mit dem Material des Schiohtträgers dachziegelartig übereinander- oder ineinandergreift. Die Haftung ist sehr gut» Auf ihrer Grenzebene trifft man eine "Verbindung aus den den Schichtträger und die Beschichtung bildenden Substanzen an· Ausgehend vom Schicfatträger in Richtung des Niederschlages ist diese Verbindung zunächst sehr arm an aus dem Dampf stamm enden Atomen, imd sie reichert sich allmählich mit diesen Atomen an_f Ms sie schliesslioh kein den Schichtträger bildendes Material mehr enthält»

Die erf indungsgemäss erzielten Schichten werden in einer Vakuumkammer (in welcher ein Vakuum von mindestens 10 Torr herrscht) hergestellt, indem das aufzubringende . bzw» aufzudampfende Material bis auf seinen Verdampfungspunkt erhitzt wird· Während der zur Bildung der Haftschicht notwendigen Zeitspanne wird die freiliegende Fläche des Schiohtträgers auf ihrer kritischen Hafttemperatur für den betreffenden Dampf gehalten·

Sofern das angestrebte Ziel nur die Herstellung einer aus einer Verbindung zwischen den den Schichtträger und den Dampf bildenden Stoffen bestehenden Haftschicht ist* genügt es, den Aufdampfungsvorgang zu beenden, wenn keine Schiohtträgeratome zum Bilden der Verbindung mehr verfügbar

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sind» Auf diese Weise sind dioke Verbindungaachiciaten mit einer Stärke von. mehreren xl hergestellt worden, beispielsweise zur Herstellung einer Rostschutzschicht·

Wenn dagegen eine Beschichtung aus verdampfter Substanz erzielt werden soll, bringt man die erzielte freiliegende Schicht dea Schichtträger zu dem Zeltpunkt, da die Haftschicht nur noch aus dem Dampf stammende, gemäss ihrem eigenen Gitter angeordnete Atome enthält, auf die kritische Kristallisationstemperatur des Dampfes· Der I

Dampf setzt sich dann in Form einer mono kristallinen Schicht auf dem Schichtträger ab·

Zur Steigerung der Aufdampfungageschwindigkeit und zur Verbesserung der Güte des Niederschlages und seines Haftens ist es zweokmässig, die Dichte des Dampfes rings um den Schichtträger zu vergrössern· Dazu wird der Dampf rings um den Schichtträger mit Hilfe eines beliebigen bekannten Mittels konzentriert und werden sämtliche Flächen, an welchen ktine Hiederschlage erwünscht sind, zumindest auf die Rückpralltemperatur für die Atome oder Moleküle des Dampfes gebracht· Diese Atome oder Moleküle bleiben g dann ausschliesslich für eine Ablagerung am Schichtträger verfügbar» was zu einer weitgehenden Verringerung der Materialverluste 'führt· Ein sehr einfaches und sehr wirksames Mittel zur Konzentration des Dampfes ist im Nachstehenden noch näher beschrieben·

Eine auffallende gleichzeitige Verbesserung sowohl der Güte oder der Geschwindigkeit der Ablagerung als auch der ihrer Haftung und der Tiefe der Haftung wird ausserdem noch dadurch erzielt, dass man die Dampfteilchen ionisiert und den Schichtträger auf ein elektrisches Potential von der

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Ionisierung entgegengesetzter Polarität bringt» Dieses Potential hält die Ionisierung des Dampfes aufrecht, richtet und beschleunigt die Atome oder Moleküle des ionisierten Dampfes gegen den Schichtträger und wirkt als Ionenpumpe» Diese bewirkt, dass die dem aufzudampfenden Stoff fremden Atome oder Moleküle aus dem Dampf herausgeschleudert werden» Dieses Potential ist von leicht erhöhten Spannungen (in»der Grössenordnung von einigen 10 V gemäss den Yersuchsbedingungen) an wirksam und ist nach oben durch seinen Einfluss auf die Stabilität der Heiz- und Ionisierungsmittel für den niederzuschlagenden Dampf begrenzt· In der Praxis liegt dieses Potential bei norma-. ler Betriebsart zwischen 10 und 120 V, kann jedoch auch höher sein»

Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt vorzugsweise durch Ionisieren der Dampfatome oder -moleküle mit Hilfe eines (aus einer Elektronenkanone oder aus der Emission der Quelle stammenden) Elektronenstrahls und, indem der Schichtträger auf ein höheres Potential gebracht wird als das des Umgebungsraumes« Die Geschwindigkeit der Aufdampfung kann somit in der Grössenordnung von 1 mm. pro Stunde liegen, wobei ausserdem, was von Bedeutung ist unfi beim Pehlen dieses Feldes nicht stattfindet, der erzielt© Belag nach den dichtesten Gitterebenen kristallisiert ist© Dadurch werden die Dichte und die Güte der aufgedampften Schicht erheblich gesteigert» Was die Haftschicht anbelangt, so wird ihr Ineinandergreifen, mit dem. Stoff des Schichttragers sowie auch seine iiefe verbessert ₉ was garn offenbar auch die Hafteigenschaften des Niederschlages selbst verbessert»

Wenn dagegen ein ablesbarer Niederschlag erzielt werden soll, genügt es in einem ersten Stadium, den Schi©htträg©r

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nicht auf die kritische Hafttemperatur und auf kein elektrisches Potential zu bringen* Sobald eine Schicht von einatomiger Dicke den Schichtträger bedeckt hat, genügt es, ihn auf die Temperaturbedingungen und die bedingungen des elektrischen "Feldes zu bringen·, wie sie vorstehend zum Erzielen einer monokristallinen Schicht von hoher Güte beschrieben sind» Danach lässt sich der Belag von dem Schichtträger leicht ablö'seno Die Geschwindigkeit der Bildung dieses Belages ermöglicht die Verwendung der Erfindung zur Herstellung von Folien von sehr hoher Güte, die, weil monokristallin, sich mit der Hand von dem Schichtträger ablösen lassen»

Auch lassen sich gewisse Werkstücke von verwickelter Gestalt mittels einer ohne Haftung auf einen Schichtträger von entsprechender Gestalt aufgebrachten monokristallinen Schicht herstellen» Die auf diese Weise hergestellten Werk stücke bestehen aus einem Werkstoff in viel einwandfreierem Zustand als die mit Hilfe der den Werkstoff verlagernden klassischen Metallurgie erzielten Werkstücke»

Das Verfahren nach der Erfindung lässt sich auch noch vorteilhaft zur Herstellung von Monokristalten jeglicher Grosse verwenden»

Das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht ausserdem die örtliche Dickenänderung des Niederschlages, indem gegenüber den Stellen, an welchen kein Niederschlag erwünscht ist, an Masse liegende Abschirmungen angeordnet werden» Wir Niederschläge mit verwiokelter Gestalt ist es sogar möglich, an Masse liegende Abschirmungen anzubringen, in welchen nach Art von beim Malen verwendeten Schablonen Öffnungen von für den Niederschlag gewünsohter Form ausgebildet sind»

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Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung ist es ausserdem möglich, Niederschläge ausgehend von aus mehreren Quellen stammendem Dampf und auch ausgehend von aus unterschiedlichen Quellen stammenden unterschiedlichen Dämpfen herzustellen*

Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist ausaerdem noch die Herstellung von Schweissnähten von hervorragender Güte zwischen Werkstücken oder Teilen möglich, die mit den bekannten Verfahren nicht sohweissbar sind» Erfindungsgemäss wird das Schweissmaterial In form von Dampf aufgetragen, der aus einer Quelle stammt, in welcher er auf seine Verdampfungstemperatur gebracht worden ist» Jedes der zu schweissenden Werkstücke wird nach Massgabe der herzustellenden Schweissnaht auf die kritische Hafttemperatur des Dampfes für den ihn bildenden Werkstoff gebracht» Eine gegenüber der Stelle, an der die Schweissung erfolgen soll, an Masse liegende, mit einer Öffnung versehene Abschirmung, lässt sich gemäss car vorstehend erläuterten Arbeitsweise vorteilhaft dasu verwenden· Sobald die Grundier- bzw· Haftsehiehten fertiggestellt sind, werden ihre freiliegenden Plächen auf die kritische Kristallisationstemperatur des Dampfes gebracht, wobei sich auf diese Weise ein monokristalliner Niederschlag aus Schweissmaterial bildet, der die beiden Werkstücke miteinander verbindet, indem er selbst an jedem von ihnen fest haftet·

Auf diese Weise haben sich bei ziemlich: niedrigen Temperaturen der zu verschweiss enden Werkstücke Keramik-Met al 1-Schweissungen von sehr hoher Güte herstellen lassen·

Sin· Kristallisiervorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist la Nachfolgenden

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anhand der eine sehematisohe Sarstellung einer Kristallisiervorrichtung nacü der Erfindung veranschaulichenden einzigen figur (Fig· 1) der beigefügten Zeichnung näher beschrieben»

Sie daxgestellte Torrichtung befindet sich im Inneren einer nicht dargestellten Vakuumkammer,, in welcher sich ein Vakuum von Mindestens 10 Torr herstellen lässt·

Jig» 1 zeigt eine Verdampfungsquelle des aufzubringenden Materials» die aus einem aus dem aufzubringenden Material bestehenden zylindrischen Blook 1 mit senkrechter Achse gebildet ist, der am-oberen Ende einer zu ihm koaxialen senkrechten Welle 2 angebracht ist» Sie Verdampfungsquelle ist mit Hilfe einer Verbindung 3 elektrisch geerdet· Sie senkrechte Welle 2 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors mit einer Drehzahl von 2 bis 5 Upm angetrieben·

Sie Verdampfungsquelle oder die sie tragende Welle ragt in eine Kammer 4 hinein» die über eine Verbindung 5 elektrisch geerdet ist· In der Wand der Kammer 4 ist eine Uff» nung 6 ausgebildet für den Durchtritt eines von einer nicht dargestellten, in einer Vakuumkammer, jedoch ausser- < halb der Kammer 4 angeordneten Elektronenkanone ausgesandten Elektronenstrahls· In der Wand der Kammer 4 ist noch eine weitere öffnung 7 ausgebildet· Sie gestattet den Durchtritt eines Halterungsstabes 8 für einen Schichtträger 9» Ser Halterungsstab 8 ist feststehend oder drehbar und/oder verschiebbar und über eine Verbindung 10 an den Pluspol eines Gleichstromgenerators 11 angeschlossen, dessen Minuspol geerdet ist» Mit Hilfe eines Potentiometers 12 lässt sich der Potentialunterschied zwischen dem Schichtträger und dem Umgebungsraum beliebig zwischen 0 Volt und einer den Elektronenstrahl nicht störenden Spannung regein, '

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die meist zwischen iO und 120 V liegt· Der durch die Öffnung 6 in die Kammer 4 eindringende Elektronenstrahl bombardiert die ebene Oberseite des Zylinders 1.Er ist so gerichtet, dass seine Auftreffstelle in einer Entfernung in der Grossenordnung von einigen Millimetern von der Mitte dieser Fläohe liegt· Auf Grund der dem Zylinder 1 mit Hilfe der Welle 2 vermittelten Drehbewegung wird der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls fortwährend verlegt, so dass sein geometrischer Ort ein Kreis 13 ist· Auf diese Weise bildet der Elektronenstrahl in der Verdampfungsquelle kein enges und tiefes Loch aus, wobei die Wärme besser verteilt wird und sie in der Mitte der Oberseite des Zylinders eine linsenförmige geringe Masse zu verdampfenden Materials zum Schmelzen bringt, deren Umfangslinie fast mit dem Kreis 13 übereinstimmtο Auf diese Weise verfügt man über eine ziemlich umfangreiche und ebene Verdampfungsfläche der Flüssigkeit, so dass eine rasche und homogene Verdampfung möglich ist·

Die Wände der Kammer 4 werden mit Hilfe einer beliebigen bekannten Vorrichtung auf die Rückpralltemperatur der Atome des aus der Quelle stammenden Dampfes oder auf eine Temperatur gebracht, die der Rückpralltemperatur so nahe liegt, wie ee gewünscht ist» Eine ebenfalls nicht dargestellte weitere Yorrichtung ermöglicht es, die freiliegende Fläche des Schichtträgers entweder auf die kritische Hafttemperatur oder auf die kritische Kristallisationstemperatur des Dampfes oder (falls das Haften des Belages sehr gering sein sollte) auf eine von diesen Temperaturen entfernt gelegene Temperatur zu bringen·

Durch das Vorhandensein der Kammer 4 und unter der Bedingung, dass die in ihr ausgebildeten Öffnungen für das Entweichen des aus der Quelle stammenden Dampfes nur einen

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geringen Querschnitt haben, kann der Dampf nioht in die Vakuumkammer hinein entweichen, da er an den Wänden der Kamm er 4 zurückprallt und rings um den Schichtträger 9 konzentriert "bleibte

Ausserdem ionisieren die peripheren Elektronen dee Heizstrahls für die Verdampfungsquelle die Dampfatome oder -moleküle, so dass sie»wenn der Schichtträger gegenüber dem ihn umgebenden Raum polarisiert wird, konzentriert und "Bevorzugt durah den Schichtträger angezogen werden· " Die von der eigentlicheren eile, die sehr heiss sein kann, ausgeaandten Elektronen nehmen ebenfalls an dem Prozess teil»

Die vorstehend beschriebene Verdampfungequelle ist insofern äusserst sauber, als sie zu keinerlei Verunreinigung infolge eines Tiegels führt» Falls eine sehr hohe Reinheit des Dampfes gewährleistet sein muss» kann ausserdem die Konzentrationskammer 4· aus dem gleichen Material hergestellt werden, wie der Zylinder 1» Ausserdem ist der Dampf auf Grund der bereits erwähnten Art von Ionenpumpe besonders von Fremdatomen oder -molekü^en, beispielsweise von. ^ denen aus Restgaaen stammenden, frei»

Es ist noch zu bemerken, dass der Schichtträger in der Kammer 4 auf der Seite angeordnet ist, die der Seite, an welcher der Elektronenstrahl durchtritt, entgegengesetzt liegt, damit sein elektrisches Feld den Elektronenstrahl nioht stört» Zum Verhindern des Auftreffens eventueller flüssiger Tröpfchen von aus- der Quelle stammendem Material auf den Schichtträger kann zwischen der Verdampfungstjuelle und dem Schichtträger nooh eine an Masse liegende Absohirmung 15 eingesetzt werden, damit zwisohen der Verdampfungs-

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quelle und dem Schichtträger jeder geradlinige Materialtransport verhindert wird·

Dies· Abschirmung, die die Form eines Gittere haben kann« hat noch, den grossen Torteil» dass sie den Schichtträger in einem Faraday-Käfig anordnet· Auf diese Weise kann der Schichtträger» sofern er nichtleitend ist» trotzdem auf ein höheres Potential gebracht werden als das des ihn umgebenden Baumes, da er dann von dem negativen Potential infolge des Elektronenstrahls befreit ist·

Falls die zu verwendenden Temperaturen sehr hoch sind» kann zwisohen der Kammer 4 und der Vakuumkammer eine Wärmeabschirmung eingesetzt werden, um die Vakuumkammer zu schützen· Diese Abschirmung kann in Form einer Kupferfolie hergestellt werden, die mit Hilfe eines in gegen die Folie angelegten abgedichteten Rohrleitungen umlaufenden Kühlmittels gekühlt wird·

Die Abmessungen der Kammer 4 sind so klein wie möglich» jedoch müssen sie mit dem Au amass und der geometrischen Form des Schichtträgers sowie mit der Grosse der Verdampfungsquelle vereinbar sein, damit das an den Schichtträger angelegte Potential für den Elektronenstrahl nicht störend ist» Die Grosse der Verdampfungsquelle ist von der in dem Elektronenstrahl verfügbaren Energie abhängig·

Da die Kammer 4 infolge der Strahlung aus der Verdampfungquelle und aus dem Schichtträger bereits auf eine temperatur gebracht wird, die der kritischen Rückpralltemperatur ziemlioh nahe liegt, kann sie mit Hilfe zusätzlicher Mittel beliebig auf dieser T emp er atur gehalten werden· Manchmal genügt es, die Kammer mit einer zusätzlichen Absohirmungs-

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hülle zu bedecken oder zu umgeben« Hit Hilfe dieser Yorrioiatung lässt sich billig eine Verringerung der WärmeVerluste aus der Kammer erzielen»

FUr Edelmetalle genügt es zur Erleichterung einer bequemen Wiedergewinnung des sioh trotz allem zu den Zeiten, da die Kammer A eioh nicht auf der kritischen Rüokpralltemperatur befinden sollte, an ihren Wänden ablagernden Materials
ohne besondere chemische Behandlung die Kammer aus dem aufzubringenden Material herzustellen·

Sie Torriehtung naoh der Erfindung hat noch den Vorteil,
dasB sie die Verdampfung giftiger oder radioaktiver Stoffe ohne aussergewöhnliohe Vorkehrungen ermöglicht, da der
Dampf in der Kammer 4 eingeschlossen bleibt·

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Claims (1)

1. Patentansprüche t

   Verfahren zum Aufbringen monokrietalliner Werkstoffsohichten auf einen beliebigen Träger» dadurch gekennzeichnet, dass der aufzubringende Stoff in einem Vakuum von mindestens 10 Torr durch Erwärmen bis auf seinen Yerdampfungspunkt verdampft wird, worauf der so erzeugte Dampf rings um den Schichtträger konzentriert, ionisiert und auf den Schichtträger niedergeschlagen wird« der ein die Ionisierung nicht atörendes elektrisches Ansiehungspotential für den ionisierten Dampf aufweist und dessen freiliegende Fläche während einer zur Bildung einer Grundier- bzw· Haftschicht notwendigen ersten Zeitspanne eine Temperatur aufweist, die der kritischen Temperatur für das Haften des verdampften Werkstoffes an dem Werkstoff des Schichtträger so nahe liegt, wie es für die Güte des (bei der kritischen Hafttemperatur maximalen) Haftens erwünscht ist» und während des übrigen Aufdampfungsvorgange die kritische Krietalliffationetemperatur für den Dampf aufweist» wobei die Flächen, an welchen keine Aufdampfung erwünscht ist» mindestens die kritische Rückpralltemperatur für den betreffenden Dampf besitzen·

   Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dase der Schichtträger auf ein höheres Potential als das des ihn umgebenden Raumes gebracht wird·

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2» daduroh gekennzeichnet» daea das Potential zwischen einem IuIl-Votential und tem Potential liegt» von dem an sein linfluee auf iit leia- un* Ionieierumf imittel für den eufeubrimienitm Vempt sturem« wir«·

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   4# Verfahren nach einem der Anaprüohe 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Potential bei der Bildung einer Grundier- bzw· Haftschicht mit möglichst geringer Haftung Mull beträgt und in allen anderen fällen zwischen 10 und 120 V liegt·

   5» trist allisiervorriohtung zur Vakuumauf dampfung ntonokristalliner Sohiohten oder Überzüge mit einer Vakua von. mindestens 10 Torr liefernden Vakuumkammer ₉ gekennzeichnet durch eine in der Vakuumkammer angeordnete und eine oder mehrere Verdampfungsquellen (1) aus aufzubringendem Material sowie einen Schiohtträgerhalter (8) enthaltende geschlossene Kammer (4), in welcher das aufzubringende Material auf seine Verdampf ungatemperatur gebracht wird» durch eine die Wände der Earner (4) auf die kritische Büokpralltemperatur für dl· Atom· oder Moleküle der aus der Quelle stammenden Sampfes brin gende Heizvorrichtung und durch eine die freiliegend· Jläohe des Schichtträgers (9) naoh Bedarf entweder auf die kritisch· Hafttemperatur für.den aus der Quelle (1) stammenden J)ampf oder auf seine kritische Kristallisa— tionatemperatur bringende Heiavorriohtusg.

   6· Vorrichtung nach Anspruch 5» daduroh gekennzeichnet, dass eine Elektronenkanone einen Elektronenstrahl auf die Verdampfungsquelle (1) riohtet und die Wände der Kammer (4) sowie die Quelle aus aufzudampfendem Material elektrisch geerdet sind, wobei der Schichtträger (9) an die Plusklemme·eines Generators angeschlossen ist, dessen Minusklemme geerdet ist» und der so hergestellte Potentlalunterachied zwischen 0 Volt und einer den Elektronenstrahl nicht störenden Spannung liegte

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   7· Vorrichtung naoh Anspruch 5 oder 6» dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle der aufzubringenden Atome oder Moleküle aus einer mit einer Drehzahl in der G-rössenordnung von 1 bis 5 Upm umlaufenden senkrechten Welle (2) besteht» an deren oberen Rand ein zu ihr koaxialer Zylinder (1) aus aufzubringendem Material befestigt ist» von dem mindestens die obere Basisfläche in die Kammer (4) hineinragt» wobei der Elektronenstrahl durch eine zu diesem Zweck in der oberen Tand der Kammer (4) ausgebildete öffnung (6) hin durchtritt und auf die ober« Basisflächt des Zylinders (1) an einer von ihrer Mitte getrennten, jedooh in geringer Entfernung (einige Millimeter) von ihr liegenden Stelle (13) auftrifft·

   8· Torriohtung naoh einem der Ansprüohe 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet» daae der Schichtträger (9) an einem Halter (8) angebracht ist» der in der Vakuumkammer ausserhalb der Kanter (4) angeordnet ist und dl« Wand der Kammer (4) mittels einer geringe Abmessungen aufweisenden» jedoch seinen rtibungsfreien Durchlass gestattenden öffnung (7) durchragt·

   9· Torriohtung nach Anspruch 8» daduroh gekennzeichnet, dass der Halter (8) drehbar und verschiebbar ist»

   10· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9» daduroh gekennzeichnet, dass in der Nähe des Schichtträger (9) eine an die Masse angeschlossene Abschirmung (15) angeordnet ist, die gegenüber den Stellen des Schiohtträgers, an welchen ein Niederschlag erwünscht ist», mit öffnungen versehen ist«

   11» Torriohtung naofa einem ä©r Ansprüche 5 bis 10» dadnreli

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   gekennzeichnet, dass zwisohen der Verdampfungequelle (1) und dem Schichtträger (9) eine an die Masse angeschlossene Platte so angebracht ist, dass zwischen ihnen jeder geradlinige Materialtransport verhindert lind der Sohiohtträger in einem Faraday-Käfig angeordnet ist»

   12· Torriohtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwisohen der Kammer (4) und der Takuumkammer eine Wärmeabschirmung eingesetzt ist· f

   13· Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) aus dem aufzubringenden Material hergestellt ist·

   14· Torriohtung nach einem der AnsprUohe 5 bia 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) von einer AbschirmungehüTle umgeben ist·

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