در زمینه علم مواد، بوته‌ها نقش محوری در فرآیندهای دمای بالا، به ویژه در تکنیک‌های رسوب‌گذاری مانند پوشش تبخیری دارند. مواد بوته مناسب باید با توجه به نوع خاصی از مواد رسوبی مورد استفاده انتخاب شوند. 

در فرآیندهای رسوب بخار فیزیکی (PVD) از بوته ها برای نگهداری فلزات یا ترکیبات جامد استفاده می شود که سپس تا نقطه تبخیر یا تصعید گرم می شوند. این اجازه می دهد تا مواد تبخیر شده به عنوان یک لایه نازک بر روی بستر متراکم شوند. بسیاری از مواد مذاب به یک بوته بوته نیاز دارند و ظرفیت بار واقعی بوته به حجم بوته بستگی دارد.

مسائل و راه حل های رایج بوته ها در فرآیندهای رسوب گذاری مواد

مسائل مربوط به سازگاری شیمیایی

بوته ها و آسترهای آنها باید با دقت انتخاب شوند تا از واکنش های شیمیایی ناخواسته در دماهای بالا جلوگیری شود. مواد بوته ناسازگار می توانند مذاب را خورده یا آلوده کنند که ممکن است کیفیت محصول را به خطر بیندازد.

راه حل های پیشنهادی:

• استفاده از بوته های بوته:پوشاندن بوته با مواد مناسب می تواند از واکنش های شیمیایی بین بوته و مواد مذاب جلوگیری کند و خلوص مواد تبخیر شده را حفظ کند. اما همه بوته ها مجهز به آستر نیستند. برای تبخیر فلزات مذاب مانند طلا (Au) و رسوب بور (B)، کبالت (Co)، کروم (Cr)، آهن (Fe)، ژرمانیوم (Ge)، پالادیوم (Pd) و نیکل (Ni) ، معمولاً به آسترهای بوته نیازی نیست.
• انتخاب مواد آستر مناسب:بسته به مواد مذاب، آستر ساخته شده ازتانتالیوم (Ta),نیکل (نیکل),مولیبدن (مو),نیترید بور پیرولیتیک (PBN)، یاتنگستن (W)معمولاً برای کاهش واکنش ها و محافظت از بوته در برابر آسیب استفاده می شوند.
  
  

عدم تطابق انبساط حرارتی

یک مسئله مهم در فرآیندهای با دمای بالا عدم تطابق انبساط حرارتی بین بوته و مواد مذاب است. در حین گرم شدن، مواد مذاب معمولاً سریعتر از بوته منبسط می شوند و بر دیواره ها فشار وارد می کنند و به طور بالقوه منجر به ترک یا تغییر شکل می شوند. به طور مشابه، در طول خنک شدن، تنش می تواند با انقباض مواد ایجاد شود، به خصوص اگر مقدار بیش از حد مواد باقیمانده در بوته وجود داشته باشد.

مزایا:

• تطبیق ضرایب انبساط حرارتی:اطمینان حاصل کنید که ضرایب انبساط حرارتی بوته و مواد برای به حداقل رساندن تنش سازگار هستند.
• محدود کردن حجم مواد:مواد مذاب را در حین سرد شدن در یک حوضچه کوچک در پایین بوته نگه دارید تا از تماس با دیواره های جانبی جلوگیری کنید، یا قبل از سرد شدن همه مواد را تخلیه کنید.
• بازرسی های منظم:پس از هر فرآیند، بوته را از نظر ترک یا آسیب ساختاری بازرسی کنید.
  

توصیه های پر کردن بوته

درجه پر شدن یک بوته بستگی به نوع ماده رسوبی دارد و می تواند به طور قابل توجهی بین مواد تصعید کننده، مواد مذاب و ترکیبات شیمیایی متفاوت باشد.

مواد تصعید کننده:برای عملکرد بهینه، بوته را تا 90 درصد ظرفیت پر کنید. در تبخیر با توان ثابت یا دما، توزیع بخار و سرعت با مصرف مواد تغییر می‌کند، اما مواد تصعیدکننده (مثلاً نمک‌ها) معمولاً حداقل مشکلات را نشان می‌دهند.

مواد مذاب/مواد غیر تصعید کننده:سطح پر شدن توصیه شده برای مواد غیر تصعید 75 درصد ظرفیت بوته است. پر شدن بیش از حد می تواند به دلیل تفاوت در انبساط حرارتی بین بوته و موادی مانند اکسید آلومینیوم در هنگام گرم شدن مجدد منجر به ترک شود.

ترکیبات شیمیایی:برای ترکیبات شیمیایی، بهترین نتایج معمولاً زمانی به دست می‌آید که بوته تا حدود 50 درصد پر شود و مواد در طی تبخیر به حدود 17 درصد کاهش یابد. اگر کیفیت بخار (به عنوان مثال، تفکیک، دمای بخار، یا سرعت) حیاتی است، ممکن است تنظیمات بیشتری برای بهینه‌سازی فرآیند تبخیر مورد نیاز باشد.

بهترین روش های تمیز کردن بوته

برای جلوگیری از آلودگی متقابل، توصیه می شود که هر بوته برای گرم کردن یک نوع ماده اختصاص داده شود. در حالی که برخی از ترکیبات آلی را می توان با تمیز کردن مناسب به طور کامل حذف کرد، برخی دیگر ممکن است دشوارتر باشد. موفقیت تمیز کردن به ترکیب آلی خاص و دمای پخت بستگی دارد.

روش تمیز کردن توصیه شده:

• بوته را در محلول 0.1/15 مولار هیدروکسید پتاسیم به مدت 20-XNUMX دقیقه خیس کنید.
• با آب دیونیزه بشویید.
• در حمام اولتراسونیک با پودر شوینده خوب (2 قاشق غذاخوری حل شده در 200 میلی لیتر آب) به مدت 60 دقیقه تمیز کنید.
• دوباره با آب دیونیزه کاملاً بشویید.
• بوته را در استون فرو کنید و به مدت 20 دقیقه با اولتراسونیک تمیز کنید.
• این فرآیند را با ایزوپروپانول به مدت 20 دقیقه دیگر تکرار کنید.
• بوته را در دمای 70 درجه سانتیگراد به مدت حداقل 40 دقیقه یا در صورت نیاز بیشتر خشک کنید.

از طرف دیگر، گرم کردن بوته تا دمای بسیار بالاتر از نقطه تبخیر معمولی مواد آلی می‌تواند با سوزاندن باقیمانده‌ها، خود تمیز شوند.

مواد و محلول های بوته سفارشی

برای اشکال سفارشی بوته، اندازه منافذ، مواد یا سایر نیازهای تخصصی، لطفاً برای راه حل های مناسب با ما تماس بگیرید.