Materiali di laboratorio

Nel campo dei materiali ad alta purezza, i livelli di purezza sono espressi in percentuale, come 2N per il 99%, 2N5 per il 99,5%, 3N per il 99,9%, 3N5 per il 99,95%, 4N per il 99,99%, 4N5 per il 99,995%, 6N per il 99,9999%, 7N per il 99,99999%. Ad esempio, 4N-6N implica un livello di purezza che va dal 99,99% al 99,9999%.

Informazioni sullo sputtering

Lo sputtering è un fenomeno fisico in cui le particelle energetiche di un plasma o di un gas bombardano la superficie di un materiale solido, provocando l'espulsione di particelle microscopiche. Questo processo si verifica naturalmente nello spazio e può portare a un'usura indesiderata dei componenti di precisione. Tuttavia, viene utilizzato anche in ambito scientifico e industriale per eseguire incisioni precise, tecniche analitiche e depositare strati di film sottili nella produzione di rivestimenti ottici, dispositivi a semiconduttore e prodotti nanotecnologici.

Applicazione dei target sputtering

I target sputtering hanno un'ampia gamma di applicazioni, tra cui la creazione di rivestimenti per vari prodotti. Ad esempio, i target sputtering al tantalio sono utilizzati nella produzione di componenti essenziali dell'elettronica moderna. Questi componenti includono microchip, chip di memoria, testine di stampa e display a schermo piatto, tra gli altri.

Un'altra applicazione significativa dei target di sputtering è la produzione di vetro rivestito a bassa radiazione, noto anche come vetro Low-E. Questo tipo di vetro è comunemente utilizzato nell'edilizia per le sue proprietà di risparmio energetico, la capacità di controllare la luce e l'estetica.

Con la crescente domanda di energia rinnovabile, la tecnologia di rivestimento sputter viene utilizzata anche nella preparazione di celle solari a film sottile di terza generazione. Queste celle solari vengono preparate utilizzando bersagli sputtering, il che le rende un componente essenziale nella produzione di pannelli solari.

FAQ

Che cos'è la deposizione fisica da vapore (PVD)?

La deposizione fisica da vapore (PVD) è una tecnica per depositare film sottili vaporizzando un materiale solido nel vuoto e depositandolo poi su un substrato. I rivestimenti PVD sono altamente durevoli, resistenti ai graffi e alla corrosione e sono quindi ideali per una varietà di applicazioni, dalle celle solari ai semiconduttori. La PVD crea anche film sottili in grado di resistere alle alte temperature. Tuttavia, la PVD può essere costosa e il costo varia a seconda del metodo utilizzato. Ad esempio, l'evaporazione è un metodo PVD a basso costo, mentre lo sputtering a fascio ionico è piuttosto costoso. Il magnetron sputtering, invece, è più costoso ma più scalabile.

Che cos'è un bersaglio sputtering?

Un bersaglio sputtering è un materiale utilizzato nel processo di deposizione sputtering, che prevede la frantumazione del materiale bersaglio in minuscole particelle che formano uno spray e rivestono un substrato, come un wafer di silicio. I target di sputtering sono in genere elementi metallici o leghe, anche se sono disponibili alcuni target in ceramica. Sono disponibili in una varietà di dimensioni e forme, con alcuni produttori che creano bersagli segmentati per le apparecchiature di sputtering più grandi. I bersagli sputtering hanno un'ampia gamma di applicazioni in campi quali la microelettronica, le celle solari a film sottile, l'optoelettronica e i rivestimenti decorativi, grazie alla loro capacità di depositare film sottili con elevata precisione e uniformità.

Cosa sono i materiali ad alta purezza?

I materiali ad alta purezza si riferiscono a sostanze prive di impurità e con un elevato livello di omogeneità chimica. Questi materiali sono essenziali in diversi settori industriali, in particolare nel campo dell'elettronica avanzata, dove le impurità possono influire significativamente sulle prestazioni dei dispositivi. I materiali di elevata purezza sono ottenuti con vari metodi, tra cui la purificazione chimica, la deposizione in fase vapore e la raffinazione a zone. Nella preparazione del diamante monocristallino di grado elettronico, ad esempio, sono necessari un gas di elevata purezza della materia prima e un sistema di vuoto efficiente per ottenere il livello di purezza e omogeneità desiderato.

Che cos'è lo sputtering magnetronico?

Il magnetron sputtering è una tecnica di rivestimento al plasma utilizzata per produrre film molto densi con un'eccellente adesione, che lo rende un metodo versatile per creare rivestimenti su materiali che hanno punti di fusione elevati e non possono essere evaporati. Questo metodo genera un plasma confinato magneticamente vicino alla superficie di un bersaglio, dove ioni energetici con carica positiva si scontrano con il materiale del bersaglio con carica negativa, causando l'espulsione di atomi o "sputtering". Questi atomi espulsi vengono poi depositati su un substrato o un wafer per creare il rivestimento desiderato.

Come vengono prodotti i bersagli sputtering?

I target sputtering sono realizzati con una serie di processi produttivi che dipendono dalle proprietà del materiale del target e dalla sua applicazione. Questi includono la fusione e la laminazione sotto vuoto, la pressatura a caldo, il processo speciale di sinterizzazione, la pressatura a caldo sotto vuoto e i metodi di forgiatura. La maggior parte dei materiali dei target di sputtering può essere fabbricata in un'ampia gamma di forme e dimensioni; le forme circolari o rettangolari sono le più comuni. I target sono solitamente realizzati con elementi o leghe metalliche, ma possono essere utilizzati anche target ceramici. Sono disponibili anche bersagli sputtering composti, realizzati con una varietà di composti tra cui ossidi, nitruri, boruri, solfuri, seleniuri, tellururi, carburi, cristalli e miscele composite.

Perché lo sputtering magnetronico?

Il magnetron sputtering è preferito per la sua capacità di raggiungere un'elevata precisione nello spessore del film e nella densità dei rivestimenti, superando i metodi di evaporazione. Questa tecnica è particolarmente adatta per creare rivestimenti metallici o isolanti con specifiche proprietà ottiche o elettriche. Inoltre, i sistemi di sputtering magnetronico possono essere configurati con più sorgenti magnetroniche.

A cosa servono i target sputtering?

I bersagli sputtering sono utilizzati in un processo chiamato sputtering per depositare film sottili di un materiale su un substrato utilizzando ioni per bombardare il bersaglio. Questi bersagli hanno un'ampia gamma di applicazioni in vari campi, tra cui la microelettronica, le celle solari a film sottile, l'optoelettronica e i rivestimenti decorativi. Consentono la deposizione di film sottili di materiali su una varietà di substrati con elevata precisione e uniformità, rendendoli uno strumento ideale per la produzione di prodotti di precisione. I target sputtering sono disponibili in varie forme e dimensioni e possono essere specializzati per soddisfare i requisiti specifici dell'applicazione.

Quali sono i materiali utilizzati nella deposizione di film sottili?

La deposizione di film sottili utilizza comunemente metalli, ossidi e composti come materiali, ciascuno con vantaggi e svantaggi unici. I metalli sono preferiti per la loro durata e facilità di deposizione, ma sono relativamente costosi. Gli ossidi sono molto durevoli, resistono alle alte temperature e possono essere depositati a basse temperature, ma possono essere fragili e difficili da lavorare. I composti offrono resistenza e durata, possono essere depositati a basse temperature e personalizzati per esibire proprietà specifiche.

La scelta del materiale per un rivestimento a film sottile dipende dai requisiti dell'applicazione. I metalli sono ideali per la conduzione termica ed elettrica, mentre gli ossidi sono efficaci per offrire protezione. I composti possono essere personalizzati per soddisfare esigenze specifiche. In definitiva, il materiale migliore per un particolare progetto dipenderà dalle esigenze specifiche dell'applicazione.

Cosa sono i target sputtering per l'elettronica?

I bersagli sputtering per l'elettronica sono dischi o fogli sottili di materiali come alluminio, rame e titanio che vengono utilizzati per depositare film sottili su wafer di silicio per creare dispositivi elettronici come transistor, diodi e circuiti integrati. Questi target sono utilizzati in un processo chiamato sputtering, in cui gli atomi del materiale target vengono fisicamente espulsi dalla superficie e depositati su un substrato bombardando il target con ioni. I target di sputtering per l'elettronica sono essenziali nella produzione di microelettronica e in genere richiedono un'elevata precisione e uniformità per garantire dispositivi di qualità.

Quali sono i metodi per ottenere una deposizione ottimale di film sottili?

Per ottenere film sottili con proprietà desiderabili, sono essenziali target di sputtering e materiali di evaporazione di alta qualità. La qualità di questi materiali può essere influenzata da vari fattori, come la purezza, la dimensione dei grani e le condizioni della superficie.

La purezza dei target di sputtering o dei materiali di evaporazione svolge un ruolo cruciale, poiché le impurità possono causare difetti nel film sottile risultante. Anche la dimensione dei grani influisce sulla qualità del film sottile, con grani più grandi che portano a proprietà scadenti. Inoltre, le condizioni della superficie sono cruciali, poiché le superfici ruvide possono causare difetti nel film.

Per ottenere bersagli di sputtering e materiali di evaporazione della massima qualità, è fondamentale selezionare materiali che possiedano un'elevata purezza, una piccola dimensione dei grani e superfici lisce.

Usi della deposizione a film sottile

Film sottili a base di ossido di zinco

I film sottili di zinco trovano applicazione in diversi settori, come quello termico, ottico, magnetico ed elettrico, ma il loro impiego principale è nei rivestimenti e nei dispositivi a semiconduttore.

Resistenze a film sottile

Le resistenze a film sottile sono cruciali per la tecnologia moderna e sono utilizzate in ricevitori radio, circuiti stampati, computer, dispositivi a radiofrequenza, monitor, router wireless, moduli Bluetooth e ricevitori per telefoni cellulari.

Film sottili magnetici

I film sottili magnetici sono utilizzati nell'elettronica, nella memorizzazione dei dati, nell'identificazione a radiofrequenza, nei dispositivi a microonde, nei display, nei circuiti e nell'optoelettronica come componenti chiave.

Film sottili ottici

I rivestimenti ottici e l'optoelettronica sono applicazioni standard dei film sottili ottici. L'epitassia a fascio molecolare può produrre dispositivi optoelettronici a film sottile (semiconduttori), dove i film epitassiali sono depositati un atomo alla volta sul substrato.

Film sottili polimerici

I film sottili polimerici sono utilizzati nei chip di memoria, nelle celle solari e nei dispositivi elettronici. Le tecniche di deposizione chimica (CVD) offrono un controllo preciso dei rivestimenti di film polimerici, compresi la conformità e lo spessore del rivestimento.

Batterie a film sottile

Le batterie a film sottile alimentano dispositivi elettronici come i dispositivi medici impiantabili, e la batteria agli ioni di litio è progredita in modo significativo grazie all'uso di film sottili.

Rivestimenti a film sottile

I rivestimenti a film sottile migliorano le caratteristiche chimiche e meccaniche dei materiali di destinazione in varie industrie e campi tecnologici. Rivestimenti antiriflesso, rivestimenti anti-ultravioletti o anti-infrarossi, rivestimenti antigraffio e polarizzazione delle lenti sono alcuni esempi comuni.

Celle solari a film sottile

Le celle solari a film sottile sono essenziali per l'industria dell'energia solare, in quanto consentono la produzione di elettricità pulita e relativamente economica. I sistemi fotovoltaici e l'energia termica sono le due principali tecnologie applicabili.

Qual è la durata di un target di sputtering?

La durata di un bersaglio sputtering dipende da fattori quali la composizione del materiale, la purezza e l'applicazione specifica per cui viene utilizzato. In genere, i target possono durare da alcune centinaia a qualche migliaio di ore di sputtering, ma la durata può variare notevolmente a seconda delle condizioni specifiche di ogni ciclo. Anche una corretta manipolazione e manutenzione può prolungare la durata di un target. Inoltre, l'uso di bersagli sputtering rotanti può aumentare i tempi di esecuzione e ridurre l'insorgenza di difetti, rendendoli un'opzione più conveniente per i processi ad alto volume.

Fattori e parametri che influenzano la deposizione di film sottili

Rapidità di deposizione:

La velocità di produzione del film, tipicamente misurata in spessore diviso per il tempo, è fondamentale per selezionare una tecnologia adatta all'applicazione. Per i film sottili è sufficiente una velocità di deposizione moderata, mentre per i film spessi è necessaria una velocità di deposizione rapida. È importante trovare un equilibrio tra velocità e controllo preciso dello spessore del film.

Uniformità:

La consistenza del film sul substrato è nota come uniformità, che di solito si riferisce allo spessore del film ma può anche riguardare altre proprietà come l'indice di rifrazione. È importante avere una buona comprensione dell'applicazione per evitare di sotto- o sovra-specificare l'uniformità.

Capacità di riempimento:

La capacità di riempimento o copertura del gradino si riferisce a quanto il processo di deposizione copre la topografia del substrato. Il metodo di deposizione utilizzato (ad esempio, CVD, PVD, IBD o ALD) ha un impatto significativo sulla copertura dei gradini e sul riempimento.

Caratteristiche del film:

Le caratteristiche del film dipendono dai requisiti dell'applicazione, che possono essere classificati come fotonici, ottici, elettronici, meccanici o chimici. La maggior parte dei film deve soddisfare i requisiti di più di una categoria.

Temperatura di processo:

Le caratteristiche del film sono significativamente influenzate dalla temperatura di processo, che può essere limitata dall'applicazione.

Danni:

Ogni tecnologia di deposizione ha il potenziale di danneggiare il materiale su cui viene depositato, con caratteristiche più piccole che sono più suscettibili ai danni di processo. L'inquinamento, le radiazioni UV e il bombardamento ionico sono tra le potenziali fonti di danno. È fondamentale comprendere i limiti dei materiali e degli strumenti.

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