Co-Sputtering و Co-Vaporation چیست؟

کندوپاش و تبخیر حرارتی دو مورد از رایج ترین PVD رسوب بخار فیزیکی هستند تولید کنندگان سیستم های پوشش PVD چین تکنیک های فرآیند پوشش لایه نازک این روش ها که در محیط خلاء بالا انجام می شوند، در قلب صنایع نیمه هادی، اپتیک، فوتونیک، ایمپلنت پزشکی، خودرو با کارایی بالا و صنایع هوا هستند.

"Co" به معنای متقابل، مشترک - بیش از یک است. Co-Sputtering و Co-Evoporation به معنای اعمال بیش از یک ماده پوششی بر روی یک بستر است که امکان ایجاد طیف گسترده ای از ترکیبات و آلیاژهای جدید و قابل توجه با کیفیت های منحصر به فرد و شگفت انگیز را بدون این فناوری لایه نازک که به سرعت در حال گسترش است امکان پذیر نیست.
پراکندگی همزمان (Co-Sputtering) جایی است که دو یا چند ماده هدف (یا "منبع") به صورت یکجا یا به ترتیب در محفظه خلاء پراکنده می شوند و اغلب با کندوپاش مغناطیسی واکنشی برای تولید لایه های نازکی که ترکیبی هستند مانند آلیاژهای فلزی یا آلیاژهای فلزی استفاده می شود. ترکیبات غیر فلزی مانند سرامیک.

به طور گسترده ای در صنایع شیشه نوری و معماری استفاده می شود. با استفاده از پراکندگی واکنشی همزمان دو ماده هدف مانند سیلیکون و تیتانیوم با کندوپاش مگنترون دوگانه، می توان ضریب شکست یا اثر سایه شیشه را در کاربردهایی از سطوح بزرگ مانند شیشه های معماری گرفته تا عینک های آفتابی با دقت و دقیق کنترل کرد. همچنین به طور گسترده ای برای تولید پنل های خورشیدی و نمایشگر استفاده می شود. برنامه های کاربردی برای هم پاششی هر روز به رشد خود ادامه می دهند.

Co-Sputtering از بیش از یک کاتد (معمولاً دو یا سه) در محفظه فرآیند استفاده می کند که در آن توان هر کاتد به طور مستقل قابل کنترل است. این می تواند به معنای هم داشتن چندین کاتد از یک ماده هدف باشد که همزمان برای افزایش نرخ رسوب کار می کنند، یا می تواند به معنای ترکیب انواع مختلف مواد هدف در محفظه فرآیند برای ایجاد ترکیبات و خواص منحصر به فرد در لایه های نازک باشد.

اهداف سیلیکونی که در پلاسمای حاوی اکسیژن پراکنده می شوند، زیرا گاز واکنشی SiO2 را تشکیل می دهد که دارای ضریب شکست 1.5 است. تیتانیوم پراکنده شده در پلاسما با اکسیژن، TiO2 را با شاخص بازتابی 2.4 تشکیل می دهد. با کندوپاش مشترک این دو ماده پوشش دهنده و تغییر قدرت هر یک از این مگنترون های دوگانه، ضریب شکست دقیق پوشش را می توان سفارشی کرد و روی شیشه به هر ضریب شکست دلخواه بین 1.5 تا 2.5 قرار داد.

به این ترتیب، Reactive Co-Sputtering ایجاد لایه‌های نازک روی شیشه و سایر مواد با شاخص‌های شکست قابل تنظیم یا درجه‌بندی شده را امکان‌پذیر کرده است - از جمله پوشش‌هایی که ویژگی‌های بازتابی شیشه‌های معماری را با قوی‌تر یا ضعیف‌تر شدن خورشید تغییر می‌دهند.
تبخیر همزمان یک فرآیند تبخیر حرارتی است که می‌تواند مزایا یا معایبی در مقایسه با Co-Sputtering داشته باشد، بسته به کاربرد خاص، که با تعریف تفاوت‌های اساسی بین فرآیندهای پوشش PVD تبخیر و کندوپاش بهتر درک می‌شود.

با تبخیر همزمان، مواد پوشش در یک محفظه خلاء بالا گرم می شوند تا زمانی که شروع به تبخیر یا تصعید کنند. این امر با گرم شدن و تبخیر شدن ماده منبع از یک قایق فیلامنتی مقاوم / سبد سیمی یا از یک بوته با استفاده از پرتو الکترونی حاصل می شود. برای دستیابی به درجه بالایی از یکنواختی با لایه‌های نازک تبخیر شده حرارتی، بستری که قرار است پوشش داده شود اغلب با چرخاندن آن بر روی یک یا دو محور در داخل محفظه رسوب‌گذاری دستکاری می‌شود.

کاربردهای رایج لایه‌های نازک Co-Evaporation با پوشش‌های فلزی روی پلاستیک، شیشه یا سایر مواد زیرلایه است که درجه بالایی از کدورت و بازتاب، آینه‌های تلسکوپ و پانل‌های خورشیدی را فراهم می‌کنند.

پنل‌های خورشیدی مبتنی بر Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) بالاترین راندمان را در میان سلول‌های خورشیدی لایه نازک با بازده بیش از 20% به دست آورده‌اند. کلید این موفقیت، فرآیند تبخیر همزمان 3 مرحله‌ای است که منجر به یک گرادیان دوگانه Ga در عمق با افزایش غلظت گالیم می‌شود که از هر دو سطح جلویی و پشتی رسوب لایه نازک منتهی می‌شود. اینها نوع کارایی استوکیومتری هستند که فرآیندهای تبخیر همزمان در دنیای واقعی ارائه می‌کنند و دنیایی سبزتر، پاک‌تر و کارآمدتر در انرژی ایجاد می‌کنند که به سرعت در آینده در حال گسترش است.