Evaporador térmico orgânico ExploraVAC PVD VLTE, aço inoxidável cúbico de 20”, evaporador de baixa temperatura de orgânicos, deposição LTE de corantes orgânicos, deposição de filme fino orgânico para camadas emissivas OLEDS, 6 cadinhos térmicos

Este sistema de revestimento a vácuo de caixa foi projetado para evaporação e deposição a vácuo em baixa temperatura de compostos orgânicos e organometálicos sensíveis à temperatura em um ambiente de laboratório. A câmara tem 20 x 20 x 20 polegadas cúbicas de volume e é feita de aço inoxidável. Possui 6 cadinhos de evaporação térmica com capacidade de carga de 10 cc e volume total de 15 cc. Ele é equipado com muitos recursos, incluindo um suporte de substrato rotativo de 6 polegadas personalizado. Possui 2 sensores Inficon QCM e um controlador de espessura Inficon STM-2 integrado com modo de processo manual e automático. Existe uma disposição para adicionar aquecedores radiantes para o suporte do substrato, se necessário. O processo de deposição pode ser sequencial ou codeposição. Outras características são 2 portas de entrada de gás de deposição reativa, janela de visualização da porta com obturador de gravidade e iluminação da câmara para observar o progresso do revestimento, obturadores pneumáticos de fonte e substrato, mecanismos de segurança contra falhas, indicadores de status visuais e sonoros na forma de luzes de pilha e alarmes.

O sistema inclui uma tela sensível ao toque de 15,5” integrada, equipada com uma versão básica não expirada do software AutoExplor™, executada por um computador Windows integrado que pode controlar todas as funções da câmara e do processo de deposição. Todos os componentes eletrônicos são certificados pela UL para a América do Norte. O sistema é instalado com módulos de medição de potência de bobina de cadinho aparente direto, tensão e corrente de carga e unidade de exibição no gabinete inferior.

O sistema pode vaporizar materiais orgânicos e organometálicos comuns como PMMA, AIQ3, CuPc, MAI, fulereno - C60 e derivados de perileno como PTCDA e PDI. Uma variedade de precursores de base orgânica para deposição de material dielétrico de SiO2, TiO2, Al2O3, GeO2 também podem ser vaporizados.

A câmara é bombeada grosseiramente por uma bomba de rolagem seca Edwards nXDS20i e bombeada finamente por uma bomba turbo molecular Pfeiffer HiPace 300 até uma pressão base de 3 x 10-7 Torr quando devidamente condicionada. Antes da deposição, os cadinhos podem ser aquecidos a 100 °C para secar as amostras. Uma bomba criogênica é instalada para reter a umidade. Cada bolsa de cadinho de cerâmica é envolvida em uma bobina de aquecimento que possui um controlador de temperatura PID para garantir que não ocorra superaquecimento da amostra.

Podemos personalizar receitas para seus processos VLTE. Testamos exaustivamente seus processos antes do envio. O treinamento presencial ou virtual do SOP também é fornecido mediante solicitação. Nosso sistema vem com garantia padrão de um ano. O prazo de entrega é de 90 dias após a confirmação do pedido de compra.

Evaporador térmico orgânico ExploraVAC PVD VLTE:

• Câmara de vácuo SS soldada de 20" totalmente fechada com proteções internas
• 6 cadinhos, 15,0 cc, 10 cc de capacidade de carga
• Faixa de temperatura do cadinho: 30 – 800 °C
• Compatível com cadinhos de alumina, zircônia, tungstênio, grafite e quartzo
• Suporte de substrato rotativo (personalizado)
• Persianas Pneumáticas
• 2 sensores QCM
• Aquecedores radiantes de substrato (opcional)
• Porta com viewport de 6'' com obturador por gravidade
• Fechamento da porta frontal com trava rápida
• Através da iluminação da câmara LED da viewport
• Tela de toque LCD de 15,5”
• Bomba de vácuo de rolagem seca Edwards nXDS20i
• Bomba Turbo Pfeiffer HiPace 300
• Medição e exibição aparente da potência da bobina do cadinho
• Potência máxima da bobina - 160W
• Controle de temperatura PID para cada cadinho
• Indicadores de status de execução visual e de áudio
• Mecanismos de segurança contra falhas

Visão geral da deposição por evaporação térmica PVD


Figura 1. Diagrama esquemático da evaporação térmica do material alvo em um barco durante um processo PVD.

Evaporação térmica A deposição física de vapor (PVD) é um método simples usado para depositar filmes finos de material em substratos em um ambiente de vácuo. Filmes metálicos e não metálicos podem ser depositados por este método. Durante o processo de deposição, um material é aquecido termicamente até derreter e vaporizar, e então o vapor se desprende e se condensa em um substrato mais frio, formando uma película fina. Alguns materiais como o Cr simplesmente sublimam sem derreter, alcançando a pressão de vapor de deposição ideal. O caminho livre médio das moléculas de vapor deve ser longo o suficiente para evitar colisões com gases residuais na câmara. Isto é conseguido garantindo que a pressão base caia abaixo de um limite calculado antes de iniciar a evaporação.

Nossas câmaras são bombeadas com precisão pelas bombas turbomoleculares Pfeiffer HiPace para menos de 10-7 Torr em poucos minutos. Nessa pressão de gás, o caminho livre médio do vapor é aumentado para além de 40 polegadas, o que é cerca de quatro vezes maior que o processo de deposição. distância de projeção. Isto garante uma deposição eficiente e livre de contaminação dos nossos sistemas. Um sensor QCM é um monitor comum de espessura de filme incorporado em câmaras PVD para fornecer feedback constante sobre a taxa de deposição e espessura do filme.

Princípio do VLTE para Deposição de Materiais Orgânicos
A evaporação térmica a vácuo (VLTE) é um método usado para depositar filmes finos de materiais em substratos sob condições de vácuo a temperaturas relativamente baixas. O material de origem é aquecido apenas o suficiente para evaporar sem se decompor ou reagir. Quando se trata de materiais orgânicos, esta técnica é particularmente útil porque muitos compostos orgânicos são sensíveis a altas temperaturas e podem degradar-se se expostos a muito calor. No VLTE, o material a ser depositado é aquecido em cadinho sob vácuo até evaporar ou sublimar. O material não está em contato direto com o elemento de aquecimento como acontece na evaporação térmica convencional. O ambiente de vácuo reduz o ponto de ebulição do material, permitindo que ele evapore a uma temperatura mais baixa. Este vapor então se condensa no substrato, formando uma película fina. Para materiais orgânicos, este processo é cuidadosamente controlado para evitar a decomposição e garantir um filme de alta qualidade. A faixa de temperatura operacional do processo VTLE vai até cerca de 800 °C, acima da qual a maioria dos compostos orgânicos termicamente estáveis começam a se decompor, alterando a estrutura química do revestimento do filme, levando a defeitos do filme.

Exemplos de materiais de revestimento de película fina de base orgânica VLTE

Figura 2. Tris(quinolin-8-olato) AlQ3 de alumínio

AlQ3 é um pó amarelo com ponto de fusão de 410 – 430 °C. AlQ3 é comumente usado como camada de transporte de elétrons em OLEDs. Facilita o transporte de elétrons do cátodo para a camada emissiva. AlQ3 também pode servir como um material de camada emissiva, onde emite luz após recombinação de elétrons e buracos. Normalmente emite luz verde.

Figura 3. Derivados de Perileno

Os derivados de perileno são uma classe de compostos orgânicos derivados do perileno, frequentemente utilizados em fotovoltaicos orgânicos e fotodetectores devido ao seu excelente transporte de carga e propriedades de emissão de luz. Um exemplo de derivado de perileno é o dianidrido de perileno tetracarboxílico (PTCDA). PTCDA é um pó vermelho escuro com ponto de fusão de 403 °C. É usado em transistores orgânicos de efeito de campo (OFETs), fotovoltaicos orgânicos (OPVs) e diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs). Possui alta estabilidade térmica, boa mobilidade eletrônica e forte absorção no espectro visível. Usado para dar pigmento vermelho aos revestimentos.

Figura 4. Fulereno - C60

Os fulerenos, por exemplo, C60, têm uma cor púrpura profunda e um ponto de fusão de ~600 °C (sublimes). Os fulerenos são comumente usados como aceitadores de elétrons em energia fotovoltaica orgânica, OPVs. Eles aceitam elétrons do material doador, facilitando a separação e transporte eficiente de cargas. Eles têm alta afinidade eletrônica e mobilidade, o que melhora a eficiência geral das células solares. O C60 também é amplamente utilizado na produção de células solares de perovskita, fotodetectores, diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) e transistores orgânicos de efeito de campo (OFETs).

Figura 5. Polimetilmetacrilato (PMMA)
PMMA é um polímero termoplástico transparente utilizado em revestimentos ópticos e como material resistente em litografia, com fusão de 160 °C. O PMMA é amplamente utilizado como resistência positiva na litografia por feixe de elétrons. Quando exposto a um feixe de elétrons, o PMMA sofre cisão da cadeia, tornando as áreas expostas mais solúveis em uma solução reveladora. Isto permite a criação de padrões de alta resolução em substratos. O PMMA pode ser usado para formar padrões em substratos por exposição à luz UV, seguida de revelação para remover as áreas expostas.
Também é usado como material dielétrico em dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos onde o PMMA atua como uma camada isolante entre camadas ou componentes condutores. Tem a vantagem de proporcionar um bom isolamento elétrico e pode ser depositado em camadas finas e uniformes. A excelente clareza óptica e as propriedades de transmissão de luz do PMMA o tornam adequado para revestimentos ópticos.

Aplicações: Evaporação de materiais orgânicos em baixa temperatura (VLTE)

1. Fotovoltaica Orgânica (OPV):
Filmes finos orgânicos são usados em células solares para absorver luz e convertê-la em eletricidade.
O VLTE permite a deposição precisa de camadas ativas, melhorando a eficiência dos OPVs.

2. Transistores orgânicos de película fina (OTFTs):
Usado em eletrônicos e displays flexíveis.
O VLTE fornece camadas semicondutoras orgânicas de alta qualidade para melhor desempenho do dispositivo.

3. Sensores:
Materiais orgânicos podem ser usados em sensores químicos e biológicos.
O VLTE permite a deposição de filmes orgânicos sensíveis que podem interagir com os analitos alvo.

4. Lasers Orgânicos:
Desenvolvimento de lasers semicondutores orgânicos para uso em diversas aplicações ópticas.
Requer controle preciso sobre a espessura e composição do filme orgânico, alcançável através do VLTE.

5. Diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs):
O VLTE é usado para depositar camadas orgânicas em OLEDs, que são cruciais para displays e iluminação.
Garante filmes finos uniformes necessários para uma emissão de luz eficiente e desempenho do dispositivo.

A disposição das camadas em um OLED (Diodo Orgânico Emissor de Luz) simples pode ser descrita da seguinte forma, de baixo para cima:

Figura 6. Estrutura Básica do Diodo Emissor de Luz Orgânico

• Substrato: Normalmente é feito de vidro ou material plástico flexível, fornecendo suporte mecânico para o OLED.


• Ânodo: Uma camada transparente, geralmente feita de óxido de índio e estanho (ITO), que permite a passagem da luz e injeta portadores de carga positiva (orifícios) no dispositivo.


• Camada de Transporte de Furos (HTL): Esta camada facilita o transporte de furos do ânodo para a camada emissiva.


• Camada Emissiva (EML): O núcleo do OLED onde a luz é gerada. Esta camada contém moléculas orgânicas ou polímeros que emitem luz quando uma voltagem é aplicada aos eletrodos.


• Camada de transporte de elétrons (ETL): Esta camada facilita o transporte de elétrons do cátodo para a camada emissiva.


• Cátodo: Uma camada metálica, normalmente feita de materiais como alumínio ou cálcio, que injeta elétrons no dispositivo.



Os OLEDs (Diodos Emissores de Luz Orgânicos) têm diversas aplicações devido às suas cores vibrantes, alto contraste, flexibilidade e eficiência energética.

As principais aplicações incluem: Telas de exibição:

• Smartphones: monitores de última geração.
• Televisores: Qualidade de imagem superior.
• Dispositivos vestíveis: Smartwatches e rastreadores de fitness.
• Monitores: Trabalho visual profissional.
• Sinalização Digital: Publicidade pública e displays informativos.
• Displays Flexíveis: Telas dobráveis e enroláveis.


Resumo
A evaporação térmica a vácuo é uma técnica crítica para a deposição de filmes finos orgânicos, oferecendo vantagens em termos de controle de temperatura e uniformidade do filme. Desempenha um papel vital na produção de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos avançados, apesar dos desafios relacionados à sensibilidade do material e à complexidade do processo. A otimização e o controle adequados dos parâmetros de deposição são essenciais para obter filmes de alta qualidade e garantir o desempenho e a confiabilidade dos dispositivos de base orgânica.