電子ビーム蒸着法で作製した二酸化ケイ素膜の特性と用途は？

2024-04-30

二酸化ケイ素は化学式SiO2で表される無機化合物で、ケイ素と酸素の化合物である。自然界に広く存在し、石英、珪砂、ガラスなど多くの岩石や鉱物の主成分の一つである。二酸化珪素には結晶性、非晶質など様々な形態があり、一般的な結晶性には石英、水晶、ウォラストナイトなどがあり、非晶質はガラスの主成分である。二酸化ケイ素には多くの重要な特性と特徴があり、様々な分野で幅広い用途があります。

電子ビーム蒸着による二酸化ケイ素の調製プロセス

1.システム排気：蒸着チャンバーはまず、ガス不純物を減らし酸化を防ぐために高真空に排気される。

2.材料装填：シリカブロックをるつぼに入れ、電子銃の集束範囲内に置く。

3. 電子ビーム発生と加熱：高エネルギーの電子ビームが電子銃から放出され、シリカ材料の表面に集束される。

4.薄膜蒸着：蒸発したシリカ分子が基材表面に凝縮し、均一な膜を形成する。

二酸化ケイ素の特性

物性値

1.形状：シリカは自然界では石英、水晶、火打石など様々な結晶形態で存在する。さらに、ガラスや生物起源シリカ（珪藻土など）のような非晶質でも存在する。

2.硬度：石英は自然界で最も硬い鉱物の一つで、モース硬度は約7。

3.融点：シリカの融点は約1710℃（石英）と非常に高く、高温用途に有用である。

4.屈折率：シリカは高い屈折率（約1.54）を持ち、光学部品やガラスの製造において非常に重要である。

化学的性質

1.化学的安定性：シリカは室温でほとんどの酸や塩基に対して非常に高い化学的安定性を示す。しかし、フッ化水素酸で溶解することがあり、強塩基と反応してケイ酸塩を形成する。

2.絶縁：二酸化ケイ素は優れた電気絶縁体であり、電子デバイス、特に半導体製造の絶縁層として広く使用されている。

3.熱特性：シリカは熱安定性がよく、熱膨張係数が小さいため、耐高温材料や熱保護層の製造に適しています。

二酸化ケイ素の用途

光学

シリコン基板上の二酸化ケイ素膜層の優れた特性を考慮すると、シリコン基板上の二酸化ケイ素膜層構造は、通常、能動および受動光導波路デバイスの設計および作製に使用される。二酸化ケイ素膜を光導波路デバイスに使用することで、光ファイバーモード分野とのマッチングが良く、光結合損失が低く、集積化が容易であり、光導波路の集積回路設計チームの一般的な要求、すなわち、シングルモード伝送、伝送損失が低く、光結合効率が高いという要求を満たすことができる。このようなデバイスは、良好な伝導特性を有し、光増幅、発光、電気光変調および他の機能を達成することができ、広く光統合と光電統合で使用されています。

TiO2/Si02コールドミラーは、高温に耐えることができ、耐用年数が長く、拡散緑色光がなく、投影された画像に緑色のハレーションがないなど、通常の赤外線ミラーと比較して多くの利点があります。TiO2/SiO2コールドミラーは、プロジェクター、複写機、映画館の高出力投光器にすでに広く使われている。

TiO2/SiO2多層膜構造は赤外線反射膜としても使用することができ、現在では通常、自動車照明用の省エネ照明ランプのライニング層として使用されており、ランプの発光効率を効果的に向上させ、光の減衰率を低減し、寿命を延ばし、通常のランプよりも高い安全性を提供することができる。TiO2/Si02の赤外線反射特性は建築用ガラスにもよく使用されており、可視光を透過し、赤外線を反射することができるため、赤外線による熱損傷を最小限に抑えることができる、TiO2/Si02の赤外線反射特性は、建築用ガラスにもよく使用されている。

抗レーザー損傷膜の研究の分野では、Si02/TiO2複合膜システム、高屈折率膜のAR膜の第一層と基板の間にまずλ/2厚の内側保護層の層を堆積させ、1.06μmになります、0.15 nmのレーザー平均損傷値は301 TP3Tによって増加させることができる。

マイクロエレクトロニクス

二酸化ケイ素薄膜の作成プロセスは非常に実行可能であり、それ自身の絶縁特性は良好であり、二酸化ケイ素は可変の禁制帯幅を持っているため、二酸化ケイ素はシリコン太陽電池膜層の非製品に最適な材料であり、太陽電池の光吸収効率を大幅に向上させ、太陽電池の製造コストを削減することができ、グリーンエネルギーの促進に役立つ。

薄膜トランジスタ（TFT）の作製では、フレキシブルなポリマー基板上に、ポリマー基板の化学的性質や表面形態に影響を与えることなく薄膜層を作製する必要がある。二酸化ケイ素は、そのユニークな性質と多様な作製方法により、薄膜トランジスタの製造におけるゲート絶縁膜となっている。

シリコンハイパワーバイポーラボディチューブプロセスの準備では、二酸化ケイ素膜層の使用は、平面とテーブルの表面パッシベーションでボディチューブコアを作るために、トランジスタコアの耐圧を向上させるか、または維持することができ、トランジスタは、デバイスの信頼性を確保するために、妨害効果で、外部汚染の防止を達成するために、同時に安定していることを確認するために、パッシベーションデバイスを保護することができます。

その他の地域

アモルファスシリカフィルムは、エレクトレット電気音響デバイス、センサーデバイス、ソーラーパネル、モーター、発電機などの無機エレクトレット材料としても使用されている。

アモルファス二酸化珪素膜は、負電荷の充電と蓄積能力があり、電荷蓄積寿命が長く、高温などの過酷な環境に耐えることができ、最新のシリコン半導体プロセスと組み合わせることで、無機エレクトレットデバイスを小型化し、回路の集積化を実現することが容易である。

二酸化ケイ素膜層は、ITO透明導電性ガラス種のナトリウムイオンブロッキング層としても使用でき、調製方法が簡単で大量生産が容易であり、プロセスパラメータが安定し制御可能であるため、工業化された大量生産を実施することができた。

シリカ材料の優れた特性を考慮すると、ゲル状態のシリカの調製過程で、ゲル化効果で微小孔や亀裂に形成することができるため、ガラス表面にシリカ膜を浸漬コーティングするゾルゲル技術であることができ、材料の表面の穴を埋める、狭くすることができ、材料上の亀裂を不動態化するので、ガラスのその後の熱処理は、技術は、修飾の面で材料の強度のために使用することができます。

さらに、アモルファスシリカフィルム層は、高抵抗食品包装用の優れた包装材料である。

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