Prionnsabal, seòrsachan agus cleachdaidheanglanadh leusairteicneòlas
Tha teicneòlas glanaidh leusair na chur an sàs soirbheachail de theicneòlas leusair ann an raon innleadaireachd. Is e a phrionnsapal bunaiteach dùmhlachd lùtha àrd leusair a chleachdadh gus eadar-obrachadh leis na truailleadh a tha a’ cumail ri bun-stuth a’ phìos-obrach, gan toirt air falbh bhon bhun-stuth ann an cruth leudachadh teirmeach sa bhad, leaghadh, agus falmhachadh gas. Tha teicneòlas glanaidh leusair air a chomharrachadh le èifeachdas àrd, càirdeas don àrainneachd, agus gleidheadh lùtha. Chaidh a chur an sàs gu soirbheachail ann an raointean leithid glanadh molltair taidhrichean, toirt air falbh peant bodhaig itealain, agus ath-nuadhachadh seann stuthan cultarail.
Tha teicneòlasan glanaidh traidiseanta a’ gabhail a-steachglanadh frith-bhualaidh meacanaigeach(glanadh le gainmheach-spreadhadh, glanadh uisge-spreadhadh àrd-bhruthadh, msaa.), glanadh creimeadh ceimigeach, glanadh ultrasonach, glanadh deigh tioram, msaa. Chaidh na teicneòlasan glanaidh seo a chleachdadh gu farsaing ann an diofar ghnìomhachasan. Mar eisimpleir, faodaidh glanadh le gainmheach-spreadhadh spotan meirge meatailt, burrs uachdar meatailt, agus varnish trì-dhìonach a thoirt air falbh air bùird cuairteachaidh le bhith a’ taghadh stuthan sgrìobach de dhiofar chruas. Tha teicneòlas glanadh creimeadh ceimigeach air a chleachdadh gu farsaing ann a bhith a’ glanadh stains ola air uachdar uidheamachd, sgèile ann am boilearan, agus loidhnichean-phìoban ola. Ged a tha na teicneòlasan glanaidh seo air an leasachadh gu math, tha cuid de dhuilgheadasan aca fhathast. Mar eisimpleir, faodaidh glanadh le gainmheach-spreadhadh milleadh a dhèanamh gu furasta air an uachdar air a làimhseachadh, agus faodaidh glanadh creimeadh ceimigeach truailleadh àrainneachdail agus creimeadh an uachdar glanaidh adhbhrachadh mura tèid a làimhseachadh gu ceart. Tha nochdadh teicneòlas glanadh laser a’ riochdachadh ar-a-mach ann an teicneòlas glanaidh. Bidh e a’ gabhail brath air dùmhlachd lùtha àrd, mionaideachd àrd, agus tar-chur èifeachdach lùth laser, agus tha buannachdan follaiseach aige thairis air teicneòlasan glanaidh traidiseanta a thaobh èifeachdas glanaidh, mionaideachd glanaidh, agus àite glanaidh. Faodaidh e truailleadh àrainneachdail air adhbhrachadh le glanadh creimeadh ceimigeach agus teicneòlasan glanaidh eile a sheachnadh gu h-èifeachdach, agus cha dèan e milleadh air an t-substrate.
Mar sin dè a th’ ann an glanadh leusair? Is e pròiseas a th’ ann an glanadh leusair far a bheilear a’ cleachdadh gath leusair gus stuth a thoirt air falbh bho uachdar stuth cruaidh (no uaireannan leaghan). Aig sruth leusair ìosal, bidh an stuth air a theasachadh leis an lùth leusair a thèid a ghabhail a-steach agus bidh e a’ falmhachadh no a’ fàs nas ìsle. Aig sruth leusair àrd, mar as trice bidh an stuth ag atharrachadh gu plasma. Mar as trice, tha glanadh leusair a’ toirt iomradh air stuth a thoirt air falbh le bhith a’ cleachdadh leusairean cuisleach, ach ma tha dian an leusair àrd gu leòr, faodar gath leusair tonn leantainneach a chleachdadh gus an stuth a thoirt air falbh. Tha an leusair excimer de sholas ultraviolet domhainn air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson toirt air falbh optigeach. Tha tonn-fhaid an leusair a thathar a’ cleachdadh airson toirt air falbh optigeach timcheall air 200nm. Tha doimhneachd gabhail a-steach lùth an leusair agus meud an stuth a thèid a thoirt air falbh le aon chuisle leusair an urra ri feartan optigeach an stuth, a bharrachd air tonn-fhaid an leusair agus fad na cuisle. Mar as trice canar an ìre toirt air falbh ris a’ mhais iomlan a thèid a thoirt air falbh bhon targaid le gach cuisle leusair. Bidh buaidh mhòr aig astar sganaidh a’ ghath leusair agus còmhdach na loidhne sganaidh, msaa., air a’ phròiseas toirt air falbh.
Seòrsachan Teicneòlas Glanadh Leusair
1) Glanadh tioram leusair: Tha glanadh leusair tioram a’ toirt iomradh air rèididheachd dhìreach air a’ phìos obrach glanaidh le leusair cuisleach, ag adhbhrachadh gum bi truailleadh a’ bhunait no an uachdair a’ gabhail a-steach lùth agus ag àrdachadh ann an teòthachd, agus mar thoradh air sin bidh leudachadh teirmeach no crith teirmeach a’ bhunait, agus mar sin a’ sgaradh an dà rud. Faodar an dòigh seo a roinn gu garbh ann an dà shuidheachadh: is e aon dhiubh gu bheil na truailleadh uachdar a’ gabhail a-steach lùth leusair agus a’ leudachadh; is e am fear eile gu bheil am bonn a’ gabhail a-steach lùth leusair agus a’ gineadh crith teirmeach. Ann an 1969, lorg SM Bedair et al. gu bheil eas-bhuannachdan eadar-dhealaichte aig diofar dhòighean làimhseachaidh uachdar leithid làimhseachadh teas, creimeadh ceimigeach, agus glanadh gainmhich. Aig an aon àm, faodaidh an dùmhlachd lùtha àrd às deidh fòcas leusair an iongantas falmhachadh uachdar stuthan a dhèanamh comasach, a leigeas le glanadh neo-sgriosail uachdar an stuth. Tro dheuchainnean, chaidh a lorg gum faod cleachdadh leusair ruby Q-switched le dùmhlachd cumhachd de 30 MW / cm2 glanadh truailleadh uachdar stuth silicon a choileanadh gun a bhith a’ dèanamh cron air a’ bhunait, agus airson a’ chiad uair, chaidh glanadh tioram leusair de thruailleadh uachdar stuthan a thoirt gu buil. Faodar an ìre iomlan a chur an cèill leis an ìre dealachaidh de mhìrean sreath film, mar a leanas:
Anns an fhoirmle, tha ε a’ riochdachadh clàr-amais lùth cuisle an leusair, tha h a’ riochdachadh clàr-amais tighead sreath film an truailleadh, agus tha E a’ riochdachadh clàr-amais modulas elastagach sreath film.
2) Glanadh Fliuch Leusair: Mus tèid am pìos-obrach a tha ri ghlanadh fhoillseachadh don leusair cuisleach, thèid film leaghaidh ro-chòmhdach uachdar a chur air. Fo ghnìomh an leusair, bidh teòthachd an fhilm leaghaidh ag èirigh gu luath agus a’ ceòthachadh. Aig àm an ceòthachaidh, thèid tonn buaidh a chruthachadh, a bhios ag obair air na mìrean truaillidh agus gan toirt air falbh bhon t-substrate. Tha an dòigh seo ag iarraidh nach bi an t-substrate agus am film leaghaidh ag ath-fhreagairt le chèile, agus mar sin a’ cuingealachadh raon nan stuthan a tha iomchaidh. Ann an 1991, bhruidhinn K. Imen et al. air duilgheadas truaillearan mìrean fo-micron a tha air fhàgail air uachdar wafers leth-chonnsachaidh agus stuthan meatailt às deidh dhaibh dòighean glanaidh traidiseanta a chleachdadh, agus rinn iad sgrùdadh air cleachdadh film còmhdach air uachdar an t-substrate stuthan as urrainn lùth leusair a ghabhail a-steach gu h-èifeachdach. Às deidh sin, a’ cleachdadh leusair CO2, ghabh am film lùth an leusair a-steach agus dh’ èirich an teòthachd gu luath agus ghoil e, a’ gineadh ceòthachadh spreadhaidh, a thug air falbh na truaillearan bho uachdar an t-substrate. Canar glanadh fliuch leusair ris an dòigh glanaidh seo.
3) Glanadh Tonn Clisgeadh Plasma Leusair: Bidh tonnan clisgeadh plasma leusair air an gineadh nuair a bhios an leusair a’ sruthadh a-steach don mheadhan adhair agus ag adhbhrachadh tonn clisgeadh plasma cruinn a chruthachadh. Bidh an tonn clisgeadh ag obair air uachdar a’ phìos-obrach a tha ri ghlanadh agus a’ leigeil a-mach lùth gus na truailleadh a thoirt air falbh. Chan eil an leusair ag obair air an t-substrate, agus mar sin chan eil e ag adhbhrachadh milleadh don t-substrate. Faodaidh teicneòlas glanadh tonn clisgeadh plasma leusair a-nis mìrean le trast-thomhas de dheichean de nanomeatairean a ghlanadh, agus chan eil cuingealachaidhean sam bith air tonn-fhaid an leusair. Faodar geàrr-chunntas a dhèanamh air prionnsapal fiosaigeach glanadh plasma mar a leanas: a) Tha am beam leusair a bhios an leusair a’ leigeil a-mach air a ghabhail a-steach leis an t-sreath truailleadh air an uachdar a chaidh a làimhseachadh. b) Bidh an ìre mhòr de ghabhail a-steach a’ cruthachadh plasma a tha a’ leudachadh gu luath (gas neo-sheasmhach gu math ianichte) agus a’ gineadh tonn buaidh. c) Bidh an tonn buaidh ag adhbhrachadh gum bi na truailleadh air am briseadh agus air an toirt air falbh. d) Feumaidh leud cuisle cuisle an t-solais a bhith goirid gu leòr gus casg a chuir air cruinneachadh teirmeach a dh’ fhaodadh milleadh a dhèanamh air an uachdar a chaidh a làimhseachadh. e) Tha deuchainnean air sealltainn nuair a tha ocsaidean air uachdar a’ mheatailt, gu bheil plasma air a chruthachadh air uachdar a’ mheatailt. Chan eil plasma air a chruthachadh ach nuair a bhios an dùmhlachd lùtha nas àirde na an stairsneach, a tha an urra ris an t-sreath truailleadh no an t-sreath ocsaid a chaidh a thoirt air falbh. Tha buaidh na stairsnich seo glè chudromach airson glanadh èifeachdach agus sàbhailteachd an stuth-substrate a’ dèanamh cinnteach. Tha dàrna stairsneach aig coltas plasma cuideachd. Ma bhios an dùmhlachd lùtha nas àirde na an stairsneach seo, thèid milleadh a dhèanamh air an stuth-substrate. Gus glanadh èifeachdach a dhèanamh agus sàbhailteachd an stuth-substrate a’ dèanamh cinnteach, feumar paramadairean an leusair atharrachadh a rèir an t-suidheachaidh gus dèanamh cinnteach gu bheil dùmhlachd lùtha cuisle an t-solais dìreach eadar an dà stairsneach. Ann an 2001, chleachd JM Lee et al. an fheart gu bheil leusairean àrd-chumhachd a’ toirt a-mach tonnan clisgeadh plasma nuair a bhios iad air am fòcasadh, agus chleachd iad leusair cuisle le dùmhlachd lùtha de 2.0 J/cm2 (mòran nas àirde na stairsneach milleadh wafers silicon) gus rèididheachd a dhèanamh co-shìnte ris a’ wafer silicon, a’ glanadh gu soirbheachail mìrean tungsten 1 μm a tha air an glacadh air uachdar a’ wafer silicon. Canar glanadh tonn clisgeadh plasma leusair ris an dòigh glanaidh seo, agus gu teann, is e seòrsa de ghlanadh leusair tioram a th’ ann an glanadh tonn clisgeadh plasma leusair. B’ e adhbhar tùsail nan trì teicneòlasan glanaidh laser seo na mìrean beaga bìodach air uachdar nan sliseagan leth-chonnsachaidh a ghlanadh. Faodar a ràdh gun tàinig teicneòlas glanaidh laser am bàrr le leasachadh teicneòlas leth-chonnsachaidh. Ach, tha teicneòlas glanaidh laser air a bhith air a chur an sàs gu leantainneach ann an raointean eile, leithid glanadh molltair taidhrichean, toirt air falbh peant craiceann itealain, agus ath-nuadhachadh uachdar artifact. Fhad ‘s a tha e fo rèididheachd laser, faodar gas neo-ghnìomhach a shèideadh air uachdar an t-substrate. Nuair a thèid na truailleadh a thoirt far an uachdar, thèid an sèideadh sa bhad far an uachdar leis a’ ghas gus casg a chuir air ath-thruailleadh agus oxidation an uachdair.
Ancleachdadh teicneòlas glanaidh laser
1) Anns an raon leth-chonnsachaidh, tha an aon phròiseas ann a bhith a’ glanadh uaifearan leth-chonnsachaidh agus fo-stratan optaigeach, is e sin a bhith a’ giullachd nan stuthan amh anns na cumaidhean a tha a dhìth tro bhith gan gearradh, gan bleith, msaa. Rè a’ phròiseis seo, thèid truailleadh mìreanach a thoirt a-steach, a tha duilich an toirt air falbh agus a dh’ adhbhraicheas duilgheadasan truailleadh mòr a-rithist is a-rithist. Faodaidh na truailleadh air uachdar uaifearan leth-chonnsachaidh buaidh a thoirt air càileachd clò-bhualadh bòrd cuairteachaidh, agus mar sin a’ giorrachadh fad-beatha sgoltagan leth-chonnsachaidh. Faodaidh na truailleadh air uachdar fo-stratan optaigeach buaidh a thoirt air càileachd innealan optaigeach agus còtaichean, agus faodaidh iad leantainn gu sgaoileadh lùtha neo-chothromach, a’ giorrachadh na fad-beatha. Leis gu bheil glanadh tioram leusair buailteach milleadh a dhèanamh air uachdar an fho-strat, chan eil an dòigh glanaidh seo air a chleachdadh cho tric ann an glanadh uaifearan leth-chonnsachaidh agus fo-stratan optaigeach. Tha tagraidhean nas soirbheachaile aig glanadh fliuch leusair agus glanadh tonn clisgeadh plasma leusair san raon seo. Rinn Xu Chuanyi et al. sgrùdadh air tasgadh peant magnetach sònraichte meanbh-sgèile air uachdar fo-stratan optaigeach ultra-rèidh mar fhilm dielectric, agus an uairsin chleachd iad leusair cuisleach airson glanadh. Bha a’ bhuaidh glanaidh math, ged a mheudaich àireamh nam mìrean neo-ghlainead gach aonad farsaingeachd, chaidh meud agus farsaingeachd còmhdaich nam mìrean neo-ghlainead a lùghdachadh gu mòr. Faodaidh an dòigh seo na mìrean neo-ghlainead meanbh-sgèile a ghlanadh gu h-èifeachdach air uachdar fo-stratan optigeach rèidh. Rinn Zhang Ping sgrùdadh air buaidh astar obrach agus lùth laser air buaidh glanaidh thruailleadh de dhiofar mheudan mìrean ann an teicneòlas glanadh plasma laser. Sheall na toraidhean deuchainneach, airson mìrean polystyrene air fo-stratan glainne giùlain, gur e 1.90 mm an t-astar obrach as fheàrr airson lùth 240 mJ. Mar a dh’ èirich lùth an laser, leasaich a’ bhuaidh glanaidh gu mòr, agus bha truailleadh mìrean mòra nas fhasa a ghlanadh.
2) Ann an raon stuthan meatailt, tha glanadh uachdar stuthan meatailt eadar-dhealaichte bho ghlanadh wafers leth-chonnsachaidh agus bun-stuthan optigeach. Buinidh na truailleadh a dh’fheumar a ghlanadh don roinn macrascopach. Tha na truailleadh air uachdar stuthan meatailt sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach còmhdach ocsaid (còmhdach meirge), còmhdach peant, còmhdach, agus ceanglaichean eile, agus faodar an seòrsachadh ann an truailleadh organach (leithid còmhdach peant, còmhdach) agus truailleadh neo-organach (leithid còmhdach meirge). Tha glanadh truailleadh uachdar stuthan meatailt sa mhòr-chuid gus coinneachadh ri riatanasan giollachd no cleachdadh às dèidh sin, leithid a bhith a’ toirt air falbh mu 10 μm de shreath ocsaid bho uachdar phàirtean aloidh titanium mus tèid an tàthadh, a’ toirt air falbh a’ chòmhdach peant tùsail air uachdar a’ chraicinn rè càradh mòr itealain gus ath-spraeadh a dhèanamh nas fhasa, agus a’ glanadh gu cunbhalach na mìrean rubair a tha ceangailte ris a’ mholltair taidhrichean rubair gus dèanamh cinnteach à glanadh an uachdair agus càileachd agus fad-beatha a’ mholltair. Tha stairsneach milleadh stuthan meatailt nas àirde na stairsneach glanadh laser an truailleadh uachdar aca. Le bhith a’ taghadh laser cumhachd iomchaidh, faodar buaidh glanaidh nas fheàrr a choileanadh. Chaidh an teicneòlas seo a chur an sàs gu h-aibidh ann an cuid de raointean. Wang Lihua et al. rinn iad sgrùdadh air cleachdadh teicneòlas glanaidh leusair ann an làimhseachadh craiceann ogsaid air uachdar aloidhean alùmanaim agus aloidhean titanium. Sheall toraidhean an rannsachaidh gum b’ urrainn do leusair le dùmhlachd lùtha de 5.1 J/cm2 an còmhdach ogsaid air uachdar alùmanaim A5083-111H a ghlanadh fhad ‘s a bha càileachd mhath an t-substrate air a chumail suas, agus gum b’ urrainn do leusair cuisleach le cumhachd cuibheasach de 100 W ann an dòigh sganaidh an còmhdach ogsaid air uachdar aloidhean titanium a ghlanadh gu h-èifeachdach agus cruas uachdar an stuth a leasachadh. Tha companaidhean dachaigheil leithid Ruike Laser, Daqu Laser, agus Shenzhen Chuangxin air uidheamachd glanaidh leusair a leasachadh a chaidh a chleachdadh gu farsaing airson molltairean rubair leithid taidhrichean, sreathan meirge meatailt, agus stains ola air uachdar phàirtean a ghlanadh.
3) Ann an raon seann rudan cultarail, tha glanadh seann rudan meatailt is cloiche agus uachdaran pàipeir riatanach gus truailleadh leithid salachar agus stains inc a thoirt air falbh a nochdas air an uachdar air sgàth an eachdraidh fhada. Feumar na truailleadh sin a thoirt air falbh gus na seann rudan ath-nuadhachadh. Airson obraichean pàipeir leithid callagrafaidheachd agus peantadh, nuair a thèid an stòradh gu ceàrr, bidh molltair a’ fàs air an uachdar agus a’ cruthachadh spotan. Bidh na spotan sin a’ toirt buaidh mhòr air coltas tùsail a’ phàipeir, gu sònraichte airson pàipear le luach cultarail no eachdraidheil àrd, a bheir buaidh air a mheas agus a dhìon. Rinn Zhao Ying et al. sgrùdadh air comasachd laser ultraviolet a chleachdadh gus spotan molltair a ghlanadh air sgrolaichean pàipeir. Sheall na toraidhean deuchainneach gum faodadh cleachdadh laser le dùmhlachd lùtha de 3.2 J / mm2 airson sganadh aon uair spotan tana a thoirt air falbh, agus gum faodadh sganadh dà uair na spotan a thoirt air falbh gu tur. Ach, ma tha an lùth laser a thathar a’ cleachdadh ro àrd, nì e cron air an sgrola pàipeir fhad ‘s a tha e a’ toirt air falbh na spotan. Shoirbhich le Zhang Xiaotong et al. seann rudan umha òir ath-nuadhachadh a’ cleachdadh an dòigh film leaghaidh rèididheachd dìreach laser. Chleachd Zhang Licheng et al. teicneòlas glanaidh laser ann an ath-nuadhachadh figear crèadhadaireachd boireann peantaichte bho Rìoghachd Han. Yuan Xiaodong et al. rinn iad sgrùdadh air buaidh teicneòlas glanaidh leusair ann a bhith a’ glanadh seann stuthan cloiche agus rinn iad coimeas eadar an milleadh a chaidh a dhèanamh air corp na cloiche-gainmhich ro agus às dèidh glanadh, a bharrachd air buaidhean glanaidh stains inc, truailleadh ceò, agus truailleadh peant.
Co-dhùnadh: Tha teicneòlas glanadh leusair na dhòigh-obrach caran adhartach, le cothroman rannsachaidh is tagraidh farsaing ann an raointean àrd-chruinneas leithid aerospace, uidheam armachd, agus innleadaireachd dealanach is dealain. An-dràsta, tha teicneòlas glanadh leusair air a bhith air a chur an sàs gu soirbheachail ann an cuid de raointean, air sgàth a choileanadh glanaidh èifeachdach, càirdeil don àrainneachd, agus sàr-mhath. Tha na raointean tagraidh aige a’ leudachadh mean air mhean. Chan e a-mhàin gu bheil leasachadh teicneòlas glanadh leusair air a bhith air a chur an sàs gu h-aibidh ann an raointean leithid toirt air falbh peant agus toirt air falbh meirg, ach cuideachd tha aithisgean air a bhith ann mu bhith a’ cleachdadh leusair gus an còmhdach ocsaid air uèirichean meatailt a ghlanadh anns na bliadhnachan mu dheireadh. Tha leudachadh raointean tagraidh a th’ ann mar-thà agus leasachadh raointean ùra mar bhunait airson leasachadh teicneòlas glanadh leusair. Seallaidh rannsachadh is leasachadh uidheamachd glanadh leusair ùr agus leasachadh uidheamachd glanadh leusair ùr eadar-dhealachadh, agus mar thoradh air sin bidh diofar ghnìomhan ann. San àm ri teachd, tha e comasach cuideachd glanadh leusair gu tur fèin-ghluasadach a choileanadh tro cho-obrachadh le robotaichean gnìomhachais. Tha gluasad leasachaidh teicneòlas glanadh leusair mar a leanas:
(1) A’ neartachadh an rannsachaidh air teòiridh glanadh leusair gus stiùireadh a thoirt do chur an sàs teicneòlas glanadh leusair. Às dèidh àireamh mhòr de sgrìobhainnean ath-sgrùdadh, chaidh a lorg nach eil siostam teòiridheach aibidh ann a tha a’ toirt taic do theicneòlas glanadh leusair, agus tha a’ mhòr-chuid de sgrùdaidhean stèidhichte air deuchainnean. Tha stèidheachadh siostam teòiridheach glanadh leusair na bhunait airson tuilleadh leasachaidh agus aibidh teicneòlas glanadh leusair.
(2) Leudachadh raointean tagraidh a th’ ann mar-thà agus raointean tagraidh ùra. Chaidh teicneòlas glanaidh leusair a chur an sàs gu soirbheachail ann an raointean leithid toirt air falbh peant agus toirt air falbh meirg, agus tha aithisgean air a bhith ann mu bhith a’ cleachdadh leusair gus an còmhdach ocsaid air uèirichean meatailt a ghlanadh anns na bliadhnachan mu dheireadh. Tha leudachadh raointean tagraidh a th’ ann mar-thà agus leasachadh raointean ùra nan talamh torrach airson leasachadh teicneòlas glanaidh leusair.
(3) Rannsachadh is leasachadh uidheam glanaidh leusair ùr. Seallaidh leasachadh uidheam glanaidh leusair ùr eadar-dhealachadh. Is e aon seòrsa uidheam le uile-choitcheannachd sònraichte a’ còmhdach iomadh raon tagraidh, leithid aon inneal a dh’ fhaodas gnìomhan toirt air falbh peant agus toirt air falbh meirg a choileanadh aig an aon àm. Is e an seòrsa eile uidheam sònraichte airson feumalachdan sònraichte, leithid dealbhadh innealan sònraichte no snàithleanan optigeach gus an gnìomh a choileanadh airson truailleadh a ghlanadh ann an àiteachan beaga. Tro cho-obrachadh le robotaichean gnìomhachais, tha glanadh leusair làn-fèin-ghluasadach cuideachd na stiùireadh tagraidh mòr-chòrdte.
Àm puist: 17 Iuchar 2025
