Quelles sont les propriétés et les applications des films de dioxyde de silicium préparés par évaporation par faisceau d'électrons ?
Le dioxyde de silicium est un composé inorganique dont la formule chimique est SiO2, un composé de silicium et d'oxygène. Il est largement répandu dans la nature et constitue l'un des principaux composants de nombreuses roches et minéraux, tels que le quartz, le sable de quartz et le verre. Le dioxyde de silicium se présente sous diverses formes, notamment cristallines et amorphes. Les formes cristallines les plus courantes sont le quartz, les cristaux et la wollastonite, tandis que la forme amorphe est le principal composant du verre. Le dioxyde de silicium possède un certain nombre de propriétés et de caractéristiques importantes qui lui confèrent un large éventail d'applications dans divers domaines.
Procédé de préparation de dioxyde de silicium par évaporation par faisceau d'électrons
1) Évacuation du système : la chambre de dépôt est d'abord soumise à un vide poussé afin de réduire les impuretés gazeuses et d'empêcher l'oxydation.
2) Chargement du matériau : le bloc de silice est placé dans un creuset et placé dans la plage de focalisation du canon à électrons.
3. faisceau d'électronsGénération et chauffage : un faisceau d'électrons à haute énergie est émis par un canon à électrons et focalisé sur la surface de la silice, ce qui la chauffe rapidement jusqu'à ce qu'elle s'évapore.
4. dépôt en couche mince : les molécules de silice évaporées se condensent à la surface du substrat pour former un film uniforme.
Propriétés du dioxyde de silicium
propriété physique
1) Forme : la silice existe dans la nature sous diverses formes cristallines, notamment le quartz, le cristal et le silex. En outre, elle peut exister sous des formes amorphes telles que le verre ou la silice biogène (par exemple, la terre de diatomées).
2) Dureté : le quartz est l'un des minéraux les plus durs de la nature, avec une dureté de Mohs d'environ 7, ce qui en fait un matériau abrasif et résistant à l'usure idéal.
3) Point de fusion : la silice a un point de fusion très élevé d'environ 1710°C (quartz), ce qui la rend utile dans les applications à haute température.
4) Indice de réfraction : la silice a un indice de réfraction élevé (environ 1,54), ce qui la rend très importante pour la fabrication de composants optiques et de verres.
propriété chimique
1) Stabilité chimique : la silice présente une très grande stabilité chimique vis-à-vis de la plupart des acides et des bases à température ambiante. Toutefois, elle peut être dissoute par l'acide fluorhydrique et réagit avec les bases fortes pour former des silicates.
2) Isolation : le dioxyde de silicium est un excellent isolant électrique et est largement utilisé comme couche isolante dans les appareils électroniques, en particulier dans la fabrication des semi-conducteurs.
3) Propriétés thermiques : la silice présente une bonne stabilité thermique et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui la rend idéale pour la fabrication de matériaux résistant aux températures élevées et de couches de protection thermique.
Applications du dioxyde de silicium
Optique
Compte tenu des excellentes propriétés des couches de film de dioxyde de silicium sur les substrats de silicium, les structures de couche de film de dioxyde de silicium sur les substrats de silicium sont généralement utilisées pour concevoir et fabriquer des dispositifs de guides d'ondes optiques actifs et passifs. L'utilisation d'un film de dioxyde de silicium pour la préparation de dispositifs de guides d'ondes optiques peut correspondre au champ du mode de la fibre optique, la perte de couplage optique est faible et facile à intégrer, et pour répondre aux exigences générales de l'équipe de conception du circuit intégré du guide d'ondes optiques, c'est-à-dire la transmission monomode, la perte de transmission est faible et l'efficacité du couplage optique est élevée. Ces dispositifs présentent de bonnes caractéristiques de conduction et peuvent réaliser l'amplification de la lumière, l'émission de lumière, la modulation électro-optique et d'autres fonctions ; ils sont largement utilisés dans l'intégration optique et l'intégration photoélectrique.
Les miroirs froids TiO2/Si02 sont capables de résister à des températures élevées, ont une longue durée de vie et présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux miroirs infrarouges ordinaires, tels que l'absence de lumière verte diffuse et l'absence de halo vert dans l'image projetée.Miroirs froids TiO2/SiO2 Les miroirs froids TiO2/SiO2 sont déjà largement utilisés dans les projecteurs de grande puissance pour les projecteurs, les photocopieurs et les cinémas.
La structure du film multicouche TiO2/SiO2 peut également être utilisée comme film réfléchissant les infrarouges ; de nos jours, elle est généralement utilisée comme couche de revêtement des lampes à économie d'énergie pour l'éclairage automobile, ce qui peut améliorer efficacement l'efficacité lumineuse des lampes, réduire le taux d'atténuation de la lumière, prolonger la durée de vie et offrir un niveau de sécurité plus élevé que les lampes ordinaires.Les propriétés de réflexion des infrarouges du TiO2/Si02 sont également couramment utilisées dans le verre architectural, qui est capable de transmettre la lumière visible et de réfléchir la lumière infrarouge afin de minimiser les dommages thermiques causés par la lumière infrarouge, Les propriétés de réflexion des infrarouges du TiO2/Si02 sont également couramment utilisées dans le verre architectural.
Dans le domaine de la recherche sur les films anti-dommages laser, le système de film combiné Si02/TiO2, la première couche de film AR avec un film à indice de réfraction élevé et le substrat entre la première couche de la première couche de film à indice de réfraction élevé et le substrat a d'abord déposé une couche de protection interne de λ/2 d'épaisseur, sera 1,06 μm, 0,15 nm valeur moyenne de dommages laser peut être augmentée par 301 TP3T.
Microélectronique
Le processus de préparation des films minces de dioxyde de silicium est très faisable, ses propres propriétés d'isolation sont bonnes, et le dioxyde de silicium a une largeur de bande interdite variable, de sorte que le dioxyde de silicium est le meilleur matériau pour les non-produits de la couche de membrane des cellules solaires au silicium, améliorant considérablement l'efficacité d'absorption de la lumière des cellules solaires, et peut réduire le coût de fabrication des cellules solaires, pour contribuer à la promotion de l'énergie verte.
Dans la préparation des transistors à couche mince (TFT), il est nécessaire de préparer une couche mince sur un substrat polymère flexible sans affecter les propriétés chimiques et la morphologie de la surface du substrat polymère. Le dioxyde de silicium, avec ses propriétés uniques et une variété de méthodes de préparation, est devenu la couche diélectrique de la grille dans la fabrication des transistors à couche mince.
Dans la préparation du processus de tube de corps bipolaire en silicium à haute puissance, si l'on utilise une couche de film de dioxyde de silicium pour réaliser le noyau du tube de corps dans le plan et la passivation de la surface de la table, on peut améliorer ou maintenir la tension de claquage du noyau du transistor et protéger le dispositif de passivation, afin de garantir la stabilité du transistor et, en même temps, d'empêcher la contamination externe, dans l'effet de perturbation, de garantir la fiabilité du dispositif.
Autres domaines
Les films de silice amorphe sont également utilisés comme matériaux inorganiques pour les dispositifs électroacoustiques à électret, les capteurs, les panneaux solaires, les moteurs et les générateurs.
Le film de dioxyde de silicium amorphe a une capacité de charge et de stockage des charges négatives, une longue durée de stockage des charges, il peut résister à des températures élevées et à d'autres environnements difficiles, et il est facile de le combiner avec le processus moderne de semi-conducteur au silicium pour miniaturiser le dispositif inorganique à électret et réaliser l'intégration du circuit.
La couche de film de dioxyde de silicium peut également être utilisée comme espèce de verre conducteur transparent ITO de la couche de blocage des ions sodium, en raison de la méthode de préparation simple et facile à réaliser pour la production de masse et des paramètres de processus stables et contrôlables, a été en mesure de réaliser une production de masse industrialisée.
Compte tenu des excellentes caractéristiques de la silice, la technologie sol-gel peut être utilisée pour déposer un film de silice sur la surface du verre, car dans le processus de préparation de la silice à l'état de gel, il peut se former des micropores et des fissures dans l'effet de gélification, remplir les trous de la surface du matériau, rétrécir et passiver les fissures sur le matériau, de sorte que le traitement thermique ultérieur du verre, la technologie peut être utilisée pour la solidité du matériau en termes de modification.
En outre, les couches de film de silice amorphe sont des matériaux d'emballage supérieurs pour les emballages alimentaires à haute résistance.
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