Preparación de películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) mediante proceso ALD
aprobar (una factura o inspección, etc.)Proceso de deposición de capas atómicas (ALD)preparadoPelículas finas de nitruro de titanio (TiN)Las películas de TiN presentan gran dureza, excelente resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, bajo coeficiente de fricción, estabilidad a altas temperaturas, conductividad eléctrica, excelente biocompatibilidad y propiedades decorativas estéticamente agradables. Estas excelentes propiedades han dado lugar a una amplia gama de aplicaciones para las películas de TiN en campos tan diversos como el mecanizado, la electrónica y los semiconductores, la decoración, la biomedicina, la óptica y la industria aeroespacial. Aunque el proceso ALD tiene las desventajas de unas tasas de deposición más bajas y unos costes de equipo más elevados, sus ventajas en la preparación de películas de TiN de alta calidad no tienen rival.
Propiedades de las películas de nitruro de titanio
- Alta dureza: las películas de TiN tienen una dureza Vickers de aproximadamente 1800-2100 HV, lo que proporciona una excelente resistencia al desgaste.
- Excelente resistencia al desgaste: las películas de TiN mejoran significativamente la resistencia al desgaste del sustrato en entornos de alta fricción y alto desgaste.
- Alta resistencia a la corrosión: las películas de TiN presentan una buena resistencia a muchos productos químicos, especialmente en entornos ácidos y alcalinos.
- Bajo coeficiente de fricción: El coeficiente de fricción es de aproximadamente 0,4-0,6, lo que ayuda a reducir el desgaste y mejorar la lubricidad.
- Estabilidad a altas temperaturas: las películas de TiN tienen una buena estabilidad química y física a altas temperaturas, y pueden soportar temperaturas de hasta 600-800°C.
- Conductividad eléctrica: Las películas de TiN tienen una buena conductividad eléctrica con una resistividad de unos 25-30 μΩ-cm.
- Excelente biocompatibilidad: las películas de TiN no son tóxicas y son biocompatibles, por lo que son adecuadas para revestimientos biomédicos.
- Decorativo: la película de TiN tiene un brillo amarillo dorado y no es fácil de decolorar, por lo que se suele utilizar en revestimientos decorativos.
Proceso de deposición de capas atómicas (ALD)
La deposición de capas atómicas (ALD) es una técnica de deposición de películas finas basada en una reacción química autolimitada, en la que el espesor y la composición de la película se controlan con precisión mediante la introducción gradual de gases precursores.
Pasos del proceso para la preparación de películas finas de TiN mediante ALD
1. Limpieza de la superficie del sustrato: Asegúrese de que la superficie del sustrato esté limpia y libre de materia orgánica y óxidos.
2. Introducción de precursores: introducción alterna de gases precursores de titanio y nitrógeno.
- Precursores de titanio utilizados habitualmente: tetracloruro de titanio (TiCl₄), tetraisopropóxido de titanio (Ti(OiPr)₄).
- Precursores de nitrógeno comúnmente utilizados: amoníaco (NH₃), nitrógeno (N₂).
3. Pasos de la reacción:
- Adsorción de precursores de titanio: Los precursores de titanio se introducen en la cámara de reacción a una temperatura específica para adsorberse en la superficie del sustrato.
- Purga: Purga con un gas inerte (por ejemplo, nitrógeno) para eliminar el exceso de precursores de titanio y subproductos.
- Reacción del precursor de nitrógeno: El precursor de nitrógeno se introduce y reacciona con el precursor de titanio adsorbido en la superficie del sustrato para formar una película de nitruro de titanio.
- Purga: Purga con gas inerte para eliminar el exceso de precursores de nitrógeno y subproductos.
4. Deposición cíclica: Repita los pasos anteriores, capa por capa, hasta conseguir el espesor de película deseado.
vantage
- Control preciso del grosor: sólo se deposita una capa atómica por reacción, lo que permite un control preciso del grosor de la película.
- Gran uniformidad: la película se distribuye uniformemente sobre formas complejas y sustratos de gran tamaño.
- Proceso de baja temperatura: Temperatura de deposición más baja, adecuada para sustratos sensibles a la temperatura.
- Film de alta calidad: film denso, gran pureza, pocos defectos.
inconvenientes
- Baja tasa de deposición: sólo se deposita una capa atómica por ciclo, y la tasa de deposición global es lenta.
- Equipos complejos y costosos: se requiere un control preciso del flujo de gas y la temperatura, y los costes de los equipos son elevados.
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