Изобретение относится к технологии тонких пленок и может быть использовано при вакуумном напылении пленок из Au, Ag, и сплава Au - Ge или Ge.The invention relates to the technology of thin films and can be used for vacuum deposition of films of Au, Ag, and an alloy of Au - Ge or Ge.
Известно устройство для вакуумного испарения заявка Японии №56-116873, нагреватель тиглеобразной формы выполнен из керамики TiB2 или BNb или углерода, покрытой пленкой тугоплавкого металла W, Мо, Та методом взрыва с целью повышения смачиваемости навесок из Au, Ag, Pt.A device for vacuum evaporation is known, Japanese application No. 56-116873, the crucible-shaped heater is made of ceramic TiB2 or BNb or carbon coated with a film of refractory metal W, Mo, Ta by explosion to increase the wettability of Au, Ag, Pt.
Недостатком указанного нагревателя является: низкий срок эксплуатации пленки полученной методом взрыва, фактически однократное ее использование вследствие растворения тонких пленок W, Мо, Та в расплавах навесок из металлов Au, Ag, Pt, и сплава Au-Ge, малая эффективная поверхность смачивания и малая гравитационная стабильность сферического расплава из данных навесок, неконтролируемый угол разлета напыляемого материала.The disadvantage of this heater is: the low life of the film obtained by the explosion method, in fact, its single use due to the dissolution of thin films of W, Mo, Ta in molten alloys from Au, Ag, Pt, and Au-Ge alloys, a small effective wetting surface and a small gravitational stability of the spherical melt from these samples, uncontrolled spread angle of the sprayed material.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение расхода навесок из металлов Au, Ag и сплава Au-Ge или Ge, уменьшение разбрызгивания, повышение гравитационной стабильности расплава, увеличение эффективной поверхности смачивания, улучшение диаграммы направленности и уменьшение неконтролируемого угла разлета напыляемых материалов из Au, Ag и сплава Au - Ge или Ge.The objective of the present invention is to reduce the consumption of samples from Au, Ag and Au-Ge or Ge alloys, reduce spatter, increase the gravitational stability of the melt, increase the effective wetting surface, improve the radiation pattern and reduce the uncontrolled scattering angle of sprayed materials from Au, Ag and Au alloy - Ge or Ge.
Указанный технический результат достигается тем, что в испарителе для вакуумного нанесения тонких пленок металлов и полупроводников из углеродного материала (в основном графит марки ГТ-1, ГОСТ 17022-81) выполнена выемка для размещения напыляемого материала виде канавки, расположенной нормально вектору напряженности гравитационного поля и имеющей в поперечном сечении вид трапеции, нижнее, по отношению к гравитационному полю основание которой меньше верхнего, при этом в канавке размещена вставка выполнена в виде объемного элемента из W или Мо или Та. Размер объемного элемента вставки выбирается таким чтобы угол угла разлета напыляемого драгоценного металла или полупроводника был меньше угла при котором образуется неконтролируемая неоднородность толщины получаемой пленки. Новым в данном техническом решении является одновременное ограничение угла разлета напыляемого материала и гравитационная стабилизация расплава навески.The specified technical result is achieved by the fact that in the evaporator for the vacuum deposition of thin films of metals and semiconductors made of carbon material (mainly graphite grade GT-1, GOST 17022-81), a recess is made to accommodate the sprayed material in the form of a groove located normally to the gravitational field strength vector and having a cross-sectional view of a trapezoid, the bottom of which with respect to the gravitational field is smaller than the top, while the insert is made in the groove made in the form of a volumetric element of W or M o or Ta. The size of the volume element of the insert is chosen so that the angle of spread of the deposited precious metal or semiconductor is less than the angle at which an uncontrolled heterogeneity of the thickness of the resulting film is formed. New in this technical solution is the simultaneous limitation of the spread angle of the sprayed material and gravitational stabilization of the melt of the sample.
Испаритель, изображенный на фиг.1, вид в продольном и в поперечном сечении работает следующим образом. Перед началом работы испарителя 1 внутри канавки 2 на вставку из объемного элемента 3, выполненную из тугоплавких материалов W или Мо или Та, сверху размещают навеску 4 одного из материалов Аu или Ag или сплава Аu - Ge, или Ge, откачивают воздух до давления 10-5-10-7 Па, производят нагрев до температуры испарения и плавления навески, при этом навеска смачивает вставку и гравитационно стабилизируется внутри выемки, затем производят напыление.The evaporator shown in figure 1, a view in longitudinal and in cross section works as follows. Before starting the operation of the evaporator 1 inside the groove 2, an insert 4 of one of the materials Au or Ag or the alloy Au - Ge, or Ge is placed on top of the insert from the refractory materials 3 made of refractory materials W or Mo or Ta, the air is pumped out to a pressure of 10 - 5 -10 -7 Pa, the sample is heated to the temperature of evaporation and melting, while the sample wets the insert and gravitationally stabilizes inside the recess, then sprayed.
Пример конкретного выполнения испарителя, использованного для получения тонких пленок Аu или Ag от 5 до 20 нм для подложки размерами 48×60 мм с расстоянием от испарителя до подложки 150 мм. Испаритель на фиг.2 изображен в продольном и в поперечном сечении. Данный испаритель выполнен в виде цилиндрического или прямоугольного стержня 1 длиной 100 мм из углерода, выемка 2 длиной 40 мм сформирована в виде канавки, поперечное сечение которой имеет вид трапеции с высотой 3 мм размерами 2×3 мм, на нижнем основании, размер которого 2 мм, размещена вставка 3 из проволоки W диаметром 0,8 мм длиной 20 мм.An example of a specific implementation of the evaporator used to obtain thin films of Au or Ag from 5 to 20 nm for a substrate with dimensions of 48 × 60 mm with a distance from the evaporator to the substrate of 150 mm The evaporator in figure 2 is depicted in longitudinal and in cross section. This evaporator is made in the form of a cylindrical or rectangular rod 1 with a length of 100 mm made of carbon, a recess 2 with a length of 40 mm is formed in the form of a groove, the cross section of which has the form of a trapezium with a height of 3 mm, dimensions 2 × 3 mm, on the lower base, the size of which is 2 mm , an insert 3 of wire W with a diameter of 0.8 mm and a length of 20 mm is placed.
