¿Cuáles son las propiedades y aplicaciones de las películas de dióxido de silicio preparadas mediante evaporación por haz de electrones?
El dióxido de silicio es un compuesto inorgánico con la fórmula química SiO2, un compuesto de silicio y oxígeno. Se encuentra ampliamente en la naturaleza y es uno de los principales componentes de muchas rocas y minerales, como el cuarzo, la arena de cuarzo y el vidrio. El dióxido de silicio se presenta en diversas formas, cristalinas y amorfas. Entre las formas cristalinas más comunes se encuentran el cuarzo, los cristales y la wollastonita, mientras que la forma amorfa es el principal componente del vidrio. El dióxido de silicio tiene una serie de propiedades y características importantes que le confieren una amplia gama de aplicaciones en diversos campos.
Procedimiento de preparación de dióxido de silicio por evaporación mediante haz de electrones
1. Evacuación del sistema: La cámara de deposición se bombea primero a un alto vacío para reducir las impurezas gaseosas y evitar la oxidación.
2. Carga del material: El bloque de sílice se coloca en un crisol y se sitúa dentro del rango de enfoque del cañón de electrones.
3. haz de electronesGeneración y calentamiento: un haz de electrones de alta energía es emitido por un cañón de electrones y enfocado sobre la superficie del material de sílice, provocando su rápido calentamiento hasta que se evapora.
4. Deposición de película fina: Las moléculas de sílice evaporadas se condensan en la superficie del material del sustrato para formar una película uniforme.
Propiedades del dióxido de silicio
propiedad física
1. Forma: La sílice existe en la naturaleza en diversas formas cristalinas, como el cuarzo, el cristal y el sílex. Además, puede existir en formas amorfas como el vidrio o la sílice biogénica (por ejemplo, la tierra de diatomeas).
2. Dureza: El cuarzo es uno de los minerales más duros de la naturaleza, con una dureza Mohs de aproximadamente 7, lo que lo hace ideal para su uso como material abrasivo y resistente al desgaste.
3. Punto de fusión: La sílice tiene un punto de fusión muy elevado, de unos 1710°C (cuarzo), lo que la hace útil en aplicaciones de alta temperatura.
4. Índice de refracción: la sílice tiene un alto índice de refracción (alrededor de 1,54), lo que la hace muy importante en la fabricación de componentes ópticos y vidrios.
propiedades químicas
1. Estabilidad química: La sílice presenta una estabilidad química muy elevada frente a la mayoría de ácidos y bases a temperatura ambiente. Sin embargo, puede disolverse con ácido fluorhídrico y reacciona con bases fuertes para formar silicatos.
2. Aislamiento: la sílice es un excelente aislante eléctrico y se utiliza ampliamente como capa aislante en dispositivos electrónicos, especialmente en la fabricación de semiconductores.
3. Propiedades térmicas: La sílice tiene una buena estabilidad térmica y un bajo coeficiente de expansión térmica, lo que la hace ideal para la fabricación de materiales resistentes a altas temperaturas y capas de protección térmica.
Aplicaciones del dióxido de silicio
Óptico
En vista de las excelentes propiedades de las capas de película de dióxido de silicio sobre sustratos de silicio, las estructuras de capa de película de dióxido de silicio sobre sustratos de silicio suelen utilizarse para diseñar y fabricar dispositivos de guía de ondas ópticas activas y pasivas. El uso de la preparación de la película de dióxido de silicio de dispositivos de guía de ondas ópticas puede ser un buen partido con el campo de modo de fibra óptica, la pérdida de acoplamiento óptico es baja, y fácil de integrar, y para cumplir con los requisitos generales del equipo de diseño de circuitos integrados de guía de ondas ópticas, es decir, la transmisión monomodo, la pérdida de transmisión es baja, y una alta eficiencia de acoplamiento óptico. Estos dispositivos tienen buenas características de conducción, y pueden lograr la amplificación de la luz, la emisión de luz y la modulación electro-óptica y otras funciones, son ampliamente utilizados en la integración óptica y la integración fotoeléctrica.
Debido a la baja absorción y al bajo índice de refracción de las películas de sílice, a menudo se utilizan junto con capas de óxido de titanio para formar capas multicapa totalmente dieléctricas para la preparación de espejos fríos.Los espejos fríos de TiO2/Si02 son capaces de soportar altas temperaturas, tienen una larga vida útil y presentan una serie de ventajas sobre los espejos infrarrojos ordinarios, como la ausencia de luz verde difusa y la ausencia de un halo verde en la imagen proyectada resultante.Espejos fríos de TiO2/SiO2 Los espejos fríos de TiO2/SiO2 ya se utilizan ampliamente en proyectores de alta potencia para proyectores, fotocopiadoras y cines.
La estructura de película multicapa de TiO2/SiO2 también puede utilizarse como película reflectora de infrarrojos. En la actualidad, se suele utilizar como capa de revestimiento de lámparas de bajo consumo para iluminación de automóviles, lo que puede mejorar eficazmente la eficacia luminosa de las lámparas, reducir la tasa de atenuación de la luz, prolongar la vida útil y proporcionar un nivel de seguridad superior al de las lámparas ordinarias, Las propiedades de reflexión infrarroja del TiO2/Si02 también se utilizan habitualmente en el vidrio arquitectónico.
En el campo de la investigación de la película de daño anti-láser, Si02/TiO2 sistema de película combinada, la primera capa de película AR con película de alto índice de refracción y el sustrato entre la primera capa de la primera capa de película de alto índice de refracción y el sustrato depositado en primer lugar una capa de λ/2-gruesa capa protectora interior, se 1,06 μm, 0,15 nm láser valor medio de daño se puede aumentar por 301 TP3T.
Microelectrónica
El proceso de preparación de la película delgada de dióxido de silicio es muy factible, sus propias propiedades de aislamiento son buenas, y el dióxido de silicio tiene una anchura de banda prohibida variable, por lo que el dióxido de silicio es el mejor material para los no-productos de la capa de membrana de células solares de silicio, mejorando en gran medida la eficiencia de absorción de luz de las células solares, y puede reducir el coste de fabricación de células solares, para ayudar a la promoción de la energía verde.
En la preparación de transistores de película fina (TFT), es necesario preparar una capa de película fina sobre un sustrato de polímero flexible sin afectar a las propiedades químicas ni a la morfología de la superficie del sustrato de polímero. El dióxido de silicio, con sus propiedades únicas y una gran variedad de métodos de preparación, es una opción excelente para la fabricación de la capa dieléctrica de puerta de los transistores de película fina.
En la preparación de silicio de alta potencia bipolar proceso de tubo de cuerpo, si el uso de dióxido de silicio capa de película para hacer que el núcleo del tubo de cuerpo en el plano y la superficie de la mesa de pasivación, puede mejorar o mantener la tensión de ruptura del núcleo del transistor, y puede proteger el dispositivo de pasivación, con el fin de garantizar que el transistor es estable al mismo tiempo para lograr la prevención de la contaminación externa, en el efecto perturbador, para garantizar la fiabilidad del dispositivo.
Otras zonas
Las películas de sílice amorfa también se utilizan como materiales electret inorgánicos en dispositivos electroacústicos electret, dispositivos sensores, paneles solares, motores y generadores.
Película de dióxido de silicio amorfo de carga negativa y capacidad de almacenamiento, la vida de almacenamiento de carga es larga, puede resistir altas temperaturas y otros ambientes hostiles, y fácil de combinar con el moderno proceso de semiconductores de silicio para hacer la miniaturización inorgánica electret dispositivo, y para lograr la integración del circuito.
La capa de película de dióxido de silicio también se puede utilizar como especie de vidrio conductor transparente ITO de capa de bloqueo de iones de sodio, debido a que el método de preparación es simple y fácil de llevar a cabo la producción en masa y los parámetros del proceso son estables y controlables, ha sido capaz de llevar a cabo la producción en masa industrializada.
En vista de las excelentes características del material de sílice, puede ser la tecnología sol-gel para la inmersión de recubrimiento de película de sílice en la superficie del vidrio, ya que en el proceso de preparación de sílice en el estado de gel, se puede formar en el microporoso y grietas en el efecto de gelificación, llenar los agujeros en la superficie del material, puede estrechar y pasivar las grietas en el material, a fin de que el posterior tratamiento térmico del vidrio, la tecnología puede ser utilizada para la resistencia del material en términos de modificación.
Además, las capas de película de sílice amorfa son materiales de envasado superiores para el envasado de alimentos de alta resistencia.
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