Inden for materialevidenskab spiller digler en central rolle i højtemperaturprocesser, især i aflejringsteknikker såsom fordampningsbelægning. Passende digelmaterialer bør vælges i henhold til den specifikke type aflejringsmateriale, der anvendes. 
Danmark

I fysiske dampaflejringsprocesser (PVD) anvendes digler til at holde faste metaller eller forbindelser, som derefter opvarmes til punktet for fordampning eller sublimering. Dette tillader det fordampede materiale at kondensere som en tynd film på underlaget. Mange smeltede materialer kræver en digelforing, og digelens faktiske ladekapacitet afhænger af foringens volumen.

Fælles problemer og løsninger af digler i materialeaflejringsprocesser

Problemer med kemisk kompatibilitet

Digler og deres foringer skal vælges omhyggeligt for at undgå uønskede kemiske reaktioner ved høje temperaturer. Inkompatible digelmaterialer kan korrodere eller forurene smelten, hvilket kan kompromittere produktkvaliteten.

Anbefalede løsninger:

• Brug af Crucible Liners:Foring af diglen med et passende materiale kan forhindre kemiske reaktioner mellem diglen og smeltet materiale, hvilket bevarer renheden af ​​det fordampede materiale. Men ikke alle digler er udstyret med foringer. Til fordampning af smeltede metaller såsom guld (Au) og aflejring af bor (B), kobolt (Co), krom (Cr), jern (Fe), germanium (Ge), palladium (Pd) og nikkel (Ni) ), er digelforinger generelt ikke påkrævet.
• Valg af passende linermaterialer:Afhængigt af det smeltede materiale, foringer lavet afTantal (Ta),Nikkel (Ni),Molybdæn (Mo),Pyrolytisk bornitrid (PBN) eller Wolfram (W)bruges almindeligvis til at afbøde reaktioner og beskytte diglen mod beskadigelse.
  
  

Termisk udvidelsesmismatch

Et kritisk problem i højtemperaturprocesser er den termiske ekspansionsmismatch mellem diglen og det smeltede materiale. Under opvarmning udvider smeltede materialer sig typisk hurtigere end diglen, hvilket udøver pres på væggene og potentielt fører til revner eller deformation. På samme måde kan der under afkøling udvikle sig stress, når materialet trækker sig sammen, især hvis der er en for stor mængde restmateriale i diglen.

Solutions:

• Matchende termiske udvidelseskoefficienter:Sørg for, at de termiske udvidelseskoefficienter for diglen og materialet er kompatible for at minimere belastningen.
• Begræns materialevolumen:Hold smeltet materiale begrænset til en lille pool i bunden af ​​diglen under afkøling for at undgå kontakt med sidevæggene, eller udtøm alt materiale før afkøling.
• Regelmæssige inspektioner:Efter hver proces skal du inspicere diglen for revner eller strukturelle skader.
  

Anbefalinger til påfyldning af digel

I hvilken grad en digel er fyldt afhænger af typen af ​​aflejringsmateriale, og det kan variere betydeligt mellem sublimerende materialer, smeltede materialer og kemiske forbindelser.

Sublimeringsmaterialer:Fyld digelen til 90 % kapacitet for optimal ydeevne. Ved konstant effekt- eller temperaturfordampning ændres dampfordelingen og hastigheden efterhånden som materialet forbruges, men sublimerende materialer (f.eks. salte) udviser normalt minimale problemer.

Smeltede materialer/ikke-sublimerende materialer:Det anbefalede fyldniveau for ikke-sublimerende materialer er 75 % af diglens kapacitet. Overfyldning kan føre til revner på grund af forskellen i termisk udvidelse mellem diglen og materialer som aluminiumoxid, når de genopvarmes.

Kemiske forbindelser:For kemiske forbindelser opnås de bedste resultater typisk, når diglen er fyldt til omkring 50 %, hvor materialet reduceres til omkring 17 % under fordampningen. Hvis dampkvaliteten (f.eks. dissociation, damptemperatur eller hastighed) er kritisk, kan det være nødvendigt med yderligere justeringer for at optimere fordampningsprocessen.

Bedste praksis for rensning af digel

For at undgå krydskontaminering anbefales det, at hver digel er dedikeret til opvarmning af en enkelt type materiale. Mens nogle organiske forbindelser kan fjernes grundigt med ordentlig rengøring, kan andre være sværere at fjerne. Succesen med rengøring afhænger af den specifikke organiske forbindelse og brændingstemperaturen.

Anbefalet rengøringsprocedure:

• Udblød diglen i en 0.1M kaliumhydroxidopløsning i 15-20 minutter.
• Skyl med deioniseret vand.
• Rengør i et ultralydsbad med et fint pulvervaskemiddel (2 spsk opløst i 200 ml vand) i 60 minutter.
• Skyl grundigt med deioniseret vand igen.
• Nedsænk diglen i acetone og rengør den med ultralyd i 20 minutter.
• Gentag processen med isopropanol i yderligere 20 minutter.
• Tør diglen ved 70°C i mindst 40 minutter, eller længere om nødvendigt.

Alternativt kan opvarmning af digelen til temperaturer et godt stykke over det normale fordampningspunkt for de organiske materialer give mulighed for selvrensning ved at brænde rester af.

Skræddersyede digelmaterialer og -løsninger

For tilpassede digelformer, porestørrelser, materialer eller andre specielle krav, kontakt os venligst for skræddersyede løsninger.