Na področju znanosti o materialih imajo lončki ključno vlogo pri visokotemperaturnih procesih, zlasti pri tehnikah nanašanja, kot je nanašanje z izhlapevanjem. Ustrezne materiale za lonček je treba izbrati glede na določeno vrsto materiala za nanašanje, ki se uporablja. 
Slovenija

V postopkih fizičnega naparjevanja (PVD) se lončki uporabljajo za držanje trdnih kovin ali spojin, ki se nato segrejejo do točke izhlapevanja ali sublimacije. To omogoča, da se uparjeni material kondenzira kot tanek film na substratu. Veliko staljenih materialov zahteva oblogo lončka, dejanska zmogljivost polnjenja lončka pa je odvisna od prostornine obloge.

Pogoste težave in rešitve lončkov v postopkih nanašanja materiala

Težave s kemično združljivostjo

Lončke in njihove obloge je treba skrbno izbrati, da preprečite neželene kemične reakcije pri visokih temperaturah. Nezdružljivi materiali lončka lahko razjedajo ali onesnažijo talino, kar lahko ogrozi kakovost izdelka.

Priporočene rešitve:

• Uporaba podlog Crucible:Oblaganje lončka z ustreznim materialom lahko prepreči kemične reakcije med lončkom in staljenim materialom ter tako ohrani čistost uparjenega materiala. Vendar niso vsi lončki opremljeni s podlogami. Za izhlapevanje staljenih kovin, kot je zlato (Au), in nanašanje bora (B), kobalta (Co), kroma (Cr), železa (Fe), germanija (Ge), paladija (Pd) in niklja (Ni ), obloge lončka na splošno niso potrebne.
• Izbira primernega materiala za obloge:Odvisno od staljenega materiala so obloge izdelane izTantal (Ta),Nikelj (Ni),Molibden (mo),Pirolitični borov nitrid (PBN)alivolfram (W)se običajno uporabljajo za ublažitev reakcij in zaščito lončka pred poškodbami.
  
  

Neusklajenost toplotnega raztezanja

Kritično vprašanje pri visokotemperaturnih procesih je neskladje toplotnega raztezanja med lončkom in staljenim materialom. Med segrevanjem se staljeni materiali običajno razširijo hitreje kot lonček, pri čemer pritiskajo na stene in lahko povzročijo razpoke ali deformacije. Podobno se lahko med ohlajanjem razvije napetost, ko se material krči, zlasti če je v lončku prevelika količina ostankov materiala.

rešitve:

• Ujemanje koeficientov toplotnega raztezanja:Prepričajte se, da so koeficienti toplotnega raztezanja lončka in materiala združljivi, da zmanjšate obremenitev.
• Omejitev prostornine materiala:Med hlajenjem hranite staljeni material v majhnem bazenu na dnu lončka, da se izognete stiku s stranskimi stenami, ali pa pred hlajenjem izčrpajte ves material.
• Redni pregledi:Po vsakem postopku preglejte lonček za razpoke ali strukturne poškodbe.
  

Priporočila za polnjenje lončka

Stopnja, do katere je lonček napolnjen, je odvisna od vrste materiala za nanašanje in se lahko znatno razlikuje med materiali za sublimacijo, staljenimi materiali in kemičnimi spojinami.

Sublimacijski materiali:Napolnite lonček do 90 % kapacitete za optimalno delovanje. Pri izparevanju s konstantno močjo ali temperaturo se porazdelitev hlapov in hitrost spreminjata, ko se material porabi, vendar sublimacijski materiali (npr. soli) običajno kažejo minimalne težave.

Staljeni materiali/nesublimacijski materiali:Priporočena raven polnjenja za nesublimacijske materiale je 75 % prostornine lončka. Prekomerno polnjenje lahko pri ponovnem segrevanju povzroči razpoke zaradi razlike v toplotnem raztezanju med lončkom in materiali, kot je aluminijev oksid.

Kemične spojine:Pri kemičnih spojinah so najboljši rezultati običajno doseženi, ko je lonček napolnjen do približno 50 %, pri čemer se material med izhlapevanjem zmanjša na približno 17 %. Če je kakovost hlapov (npr. disociacija, temperatura hlapov ali hitrost) kritična, bodo morda potrebne dodatne prilagoditve za optimizacijo procesa izhlapevanja.

Najboljše prakse čiščenja lončka

Da bi se izognili navzkrižni kontaminaciji, je priporočljivo, da je vsak lonček namenjen segrevanju ene vrste materiala. Medtem ko je nekatere organske spojine mogoče temeljito odstraniti s pravilnim čiščenjem, je druge morda težje odstraniti. Uspešnost čiščenja je odvisna od specifične organske spojine in temperature žganja.

Priporočeni postopek čiščenja:

• Lonček za 0.1–15 minut namočite v 20 M raztopino kalijevega hidroksida.
• Izperite z deionizirano vodo.
• Čistite v ultrazvočni kopeli s finim detergentom v prahu (2 žlici raztopite v 200 ml vode) 60 minut.
• Ponovno temeljito sperite z deionizirano vodo.
• Lonček potopite v aceton in ultrazvočno čistite 20 minut.
• Ponovite postopek z izopropanolom še dodatnih 20 minut.
• Lonček sušite pri 70 °C vsaj 40 minut ali po potrebi dlje.

Alternativno lahko segrevanje lončka na temperature, ki so precej nad normalno točko izhlapevanja organskih materialov, omogoči samočiščenje z izgorevanjem ostankov.

Materiali in rešitve za Crucible po meri

Za prilagojene oblike lončkov, velikosti por, materiale ali druge posebne zahteve se obrnite na nas za prilagojene rešitve.