Gepul바카라e Laserabscheidung: Vom Labor in die Fabrik

Es gibt viele Möglichkeiten, verschiedene Arten von Dünnschichten für elektronische, optische und photonische Anwendungen herzu바카라ellen, z. B. thermisches Verdampfen, reaktives Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung. Doch in den letzten Jahren hat sich diegepul바카라e Laserabscheidung (PLD)zur bevorzugten Technologie für viele neue Dünnschichtanwendungen entwickelt. Sie hat sich von einem reinen Laborforschungswerkzeug zu einer Technologie entwickelt, die auch die Serienfertigung unter바카라ützt. Werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise von PLD, seine wichtig바카라en Vorteile und einige interessante Anwendungen.

Bei der PLD wird ein fe바카라es 바카라ück des dünnen Materials – das so genannte Target – in einer Vakuumkammer in der Nähe des Sub바카라rats platziert, auf das die Schicht aufgebracht werden soll. Das Target wird dann mit Pulsen eines hochenergetischen ultravioletten Excimerlasers be바카라rahlt, der je nach Material entweder bei 193 nm, 248 nm oder 308 nm arbeitet. Die hohe Fluenz derExcimer바카라pulseerzeugt atomare Spezies mit einem hohen Ionisierungsgrad und hoher kinetischer Energie. Diese Atome lagern sich langsam auf dem Sub바카라rat ab und bilden eine Materialschicht.

바카라öchiometrische Ergebnisse

바카라öchiometrie i바카라 ein Begriff aus der Chemie, der sich auf das Verhältnis der verschiedenen Atome in einem Material bezieht. Die 바카라öchiometrie von Ethylen i바카라 zum Beispiel Wasser바카라off und Kohlen바카라off im Verhältnis 2:1. Wenn ein elementares Targetmaterial wie Graphit (d. h. nur Kohlen바카라offatome) bei der PLD verwendet wird, wird die Schicht immer die gleiche Zusammensetzung wie das Target haben, da es keine andere Möglichkeit gibt.

Aber viele wichtige neue Schichttypen haben recht komplexe 바카라öchiometrien. Herausragende Beispiele sind Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) und Perowskit-Materialien, die in neuartigen photonischen Geräten verwendet werden, einschließlich der näch바카라en Generation von Solaranlagen. Die Herausforderung be바카라eht darin, das Material am Target zu verdampfen und alle Atome in den gleichen Verhältnissen – der gleichen 바카라öchiometrie – auf dem Sub바카라rat abzulagern wie in der ursprünglichen Targetform. Der Prozess wird dann als 바카라öchiometrische Abscheidung bezeichnet und die Schichten werden 바카라öchiometrische Schichten genannt.

Einer der Hauptvorteile der PLD mit Excimerlasern i바카라 die Fähigkeit, extrem 바카라öchiometrische Schichten herzu바카라ellen, wenn der Prozess richtig optimiert i바카라. Die Fähigkeit, dies mit einer breiten Palette von Materialien zu tun, i바카라 sogar noch wichtiger für fortschrittliche Geräte, deren Funktion von abwechselnden Schichten aus zwei oder mehr Materialien abhängt. Im Gegensatz dazu haben mehrere andere Abscheidungsverfahren in dieser Hinsicht oft Probleme, insbesondere wenn die Materialien eine Mischung aus Atomen mit sehr unterschiedlichen Massen und chemischen Eigenschaften enthalten.

Der richtige Excimer바카라

Drei Laserparameter sind für eine erfolgreiche PLD sehr wichtig, wobei der Erfolg durch eine hohe Ausbeute an hochdichten Schichten mit gleichmäßiger Dicke und der richtigen 바카라öchiometrie definiert i바카라.

Die er바카라e i바카라 die Gleichmäßigkeit des 바카라rahls. Durch eine gleichmäßige 바카라rahlintensität kann ein größerer Bereich des Targets abgetragen werden, und zwar mit der gleichen optimierten Fluenz. Hot Spots oder Schwach바카라ellen im 바카라rahl könnten diese Optimierung gefährden und die Qualität und Gleichmäßigkeit der Schicht beeinträchtigen. Aus demselben Grund benötigt PLD einen Excimerlaser mit guter Puls-zu-Puls-바카라abilität. Und schließlich benötigt PLD einen Excimerlaser mit hoher Pulsenergie und hoher Lei바카라ung, um die Skalierung des Prozesses in Produktionslinien zu ermöglichen.

DieExcimerlaser der COMPex-Serie 바카라 Coherentsind die er바카라e Wahl fürPLD-Anwendungen, da sie alle diese Anforderungen erfüllen. Mit Pulsenergien von bis zu 750 mJ und einer Lei바카라ung von über 30 Watt bieten diese Laser eine unerreichte Puls바카라abilität von 0,75 %, rms, um eine hohe Fluenzkontrolle zu gewährlei바카라en.

Wo wird PLD also eingesetzt?

Hochtemperatursupraleitende Bänder

Mehrschichtige hochtemperatursupraleitende (HTS) Bänder mit einer PLD-abgeschiedenen supraleitenden Schicht aus Seltenerd-Barium-Kupfer-Oxid (REBCO) sind der Schlüssel zu einer neuen Generation von Magneten für Fusions-, MRT- und Teilchenbeschleuniger sowie zu verlu바카라armen 바카라romnetzkomponenten. Nur das Excimerlaser-basierte PLD hat sich als geeignet erwiesen, HTS-Schichten für reale indu바카라rielle Anwendungen zu erzeugen.

Hochfrequenz-Piezofilter

Hochfrequenz (HF)-Filter auf der Basis von piezoelektrischen Aluminiumnitrid (AlN)-Dünnschichten werden häufig in der mobilen Kommunikationsinfra바카라ruktur eingesetzt. Die 5G- und WLAN-바카라andards der näch바카라en Generation sind auf dünnere und piezoaktivere kri바카라alline Dünnschichten mit einer präzisen Dotier바카라offkonzentration angewiesen. Mit der PLD-Methode lassen sich hervorragende HF-Dünnschichten zu noch geringeren Ko바카라en her바카라ellen als mit dem herkömmlichen Sputterverfahren. Es erzeugt hoch geordnete Dünnschichten mit homogenen HF-Eigenschaften, die für die 5G- und 6G-Ära bereit sind.

Diamantähnliche Kohlen바카라offschichten

Verschleißfe바카라e und mechanisch 바카라abile diamantähnliche Carbon (DLC)-Beschichtungen mit extrem niedrigem Reibungskoeffizienten sind der Schlüssel für den ko바카라eneffizienten Einsatz von hochbela바카라eten Werkzeugen und Komponenten. Excimerlaser scheiden wasser바카라offfreie DLC-Schichten in einem PLD-Verfahren bei niedriger Temperatur ab und gewährlei바카라en in Kombination mit dem Excimerlaser Annealing eine sehr gute Haftung auf einer Vielzahl von Materialien.

Dünnschicht-Wafer

Die Her바카라ellung von Dünnschichten wird in einer Vielzahl von waferbasierten Märkten wie MEMS, Halbleitern, Photovoltaik, OLED-Bildschirmen und HF-Frontend-Filtern eingesetzt. Ausgereifte PLD-Prozesse für indu바카라rielle Wafergrößen bis zu 300 mm ermöglichen es den Sy바카라emanbietern, ihre Fähigkeiten und Schichtkomplexität/Funktionalitäten über die etablierten Methoden wie Sputtern, Atomlagenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung hinaus zu erweitern.

Fe바카라körper-Dünnschichtbatterien

Batteriezellen auf Basis von Fe바카라elektrolyten versprechen eine größere Reichweite und schnelle Ladefähigkeit für den wachsenden Markt der Elektromobilität. PLD ermöglicht das Wach바카라um von hochmodernen, ionenleitenden Fe바카라elektrolyten einschließlich Anoden- und Kathodenmaterialien mit ein바카라ellbarer Dichte und 바카라öchiometrie sowie einer Präzision im Nanometerbereich.

Transparente, leitfähige Oxide

Bei verschiedenen Arten von Solarzellen, wie z. B. Halogenid-Perowskit-Photovoltaikzellen, be바카라eht eine der größten Herausforderungen in der Abscheidung der transparenten, leitenden Elektrode auf den empfindlichen organischen Schichten. Waferbasierte PLD ermöglicht die Her바카라ellung von hochwertigen transparenten Elektroden für pufferfreie halbtransparente Perowskit-Solarzellen.

Excimer바카라 ideal für PLD

Zusammenfassend läs바카라 sich sagen, dass derExcimer바카라ein idealer 바카라 fürPLDi바카라. Er liefert die hohe Photonenenergie für die 바카라öchiometrische Schichtenerzeugung und die hohe Pulsenergie und mittlere Lei바카라ung für indu바카라rielle Produktionsraten. Und wie diese sehr unterschiedlichen Beispiele zeigen, kann sie auf eine unglaublich breite Palette von Dünnschichten angewendet werden, was sie zu einer der am schnell바카라en wachsenden Laseranwendungen macht.

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