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勻膠機(jī)使用步驟分析解讀
勻膠機(jī)使用步驟分析解讀
勻膠旋涂過程按基片旋轉(zhuǎn)速度及膠質(zhì)的變化，分幾個階段：滴膠，加速旋轉(zhuǎn)攤膠，勻速旋轉(zhuǎn)勻膠以及去邊，其中第 3 階段勻速旋轉(zhuǎn)階段是膠質(zhì)涂層厚度和均勻性控制的重要階段。
1.滴膠
在滴膠前，膠質(zhì)需經(jīng)過亞微米級別的過濾處理，否則薄膜有可能形成彗星圖，星狀圖，戒產(chǎn)生氣泡。滴膠階段是將膠質(zhì)溶劑沉積在基片上中心位置的過程。可以手動滴加，或用配備的自動滴膠器滴加。一般而言，自動滴膠方式由亍是自動機(jī)械化操作，zui終薄膜的厚度，均勻性，及可重復(fù)性都很好，也可以減少易揮發(fā)的毒性氣體不身體接觸。而手動滴膠是人工操作，適合實驗研究要求較高的薄膜制備。滴膠過程可采用靜態(tài)滴膠或者動態(tài)滴膠兩種方式，靜態(tài)滴膠是在基片旋轉(zhuǎn)之前就將膠質(zhì)滴加沉積在基片中心，動態(tài)滴膠則是基片一邊以一定的速度旋轉(zhuǎn)（一般是500RPM），一邊滴膠。如果膠質(zhì)或基片是疏水性的，可以選擇動態(tài)滴膠法，另外動態(tài)滴膠法所需的滴膠量也可以略少。
2.攤膠-加速旋轉(zhuǎn)
有些膠質(zhì)中的溶劑揮發(fā)性很強，如果基片沒有在短時間內(nèi)穩(wěn)定快速的加速到設(shè)定的速度，膠質(zhì)中的溶劑就會快速揮發(fā)，從而導(dǎo)致膠質(zhì)的粘性迅速增強，從而影響對涂層厚度的控制。加速旋轉(zhuǎn)階段中基片以一定的加速度旋轉(zhuǎn)，膠質(zhì)溶劑開始向基片邊緣擴(kuò)散，會有部分膠質(zhì)開始被甩出基片，在加速初始階段，膠質(zhì)是以一定的高度堆積在基片表面，膠質(zhì)的底部與基片表面粘在一起，一起旋轉(zhuǎn)。而膠質(zhì)的上層由于慣性作用，其轉(zhuǎn)速無法與基片同速，因此膠質(zhì)形成螺旋狀。隨著膠質(zhì)在離心力作用下持續(xù)向基片邊緣擴(kuò)散，螺旋狀逐漸消失，膠質(zhì)變薄為涂層，并覆蓋基片表面，涂層基片旋轉(zhuǎn)速度*同步。在基片的加速旋轉(zhuǎn)階段，旋轉(zhuǎn)速度高精度的控制，以及旋轉(zhuǎn)時間的準(zhǔn)確設(shè)置非常重要。其實，無論膠質(zhì)具有怎樣的性質(zhì)，勻膠機(jī)都需具備高精度，穩(wěn)定的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度控制系統(tǒng)，這樣才可以制作厚度均勻可控的薄膜。
3.旋涂去邊
在勻速旋轉(zhuǎn)階段中，膠質(zhì)的粘性力和揮發(fā)作用是影響薄膜厚度不均勻性的重要因素。膠質(zhì)溶劑在加速旋轉(zhuǎn)至設(shè)定速度時，已經(jīng)形成一定厚度的涂層。在接下來的勻速旋轉(zhuǎn)過程中，由于膠體的粘性力仍然小于所受到的離心力，涂層持續(xù)向基片邊緣擴(kuò)散，基片邊緣的膠質(zhì)也不斷地被甩出，涂層厚度逐漸減小。同時，由于涂層已覆蓋整個基片表面，受基片上方快速流動的氣流影響，溶劑的揮發(fā)速度加快，導(dǎo)致膠體的粘性力也不斷增加，開始形成難以流動的膠狀物。此時，膠質(zhì)涂層所受到的各個方向的力達(dá)到平衡，涂層的厚度也達(dá)到zui終狀態(tài)。zui后，在涂層薄膜的邊緣部位，膠質(zhì)表面張力的作用，薄膜邊緣部分的膠質(zhì)難以被甩出基片，會形成厚度不均勻的薄層，甚至?xí)U(kuò)張至基片的背面，因此基片邊緣需要經(jīng)過去邊處理。去邊處理包括基片正面和背面的化學(xué)去邊處理，以及基片正面的光學(xué)去邊處理。