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根據(jù)基體轉(zhuǎn)速和膠體的變化,將勻膠機(jī)涂布過程分為幾個階段:滴膠階段、加速旋轉(zhuǎn)涂膠階段、旋轉(zhuǎn)均勻涂膠階段和去邊階段,均勻旋轉(zhuǎn)第三階段是控制膠體涂層厚度和均勻性的重要階段。膠水調(diào)平器,旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)。
1.勻膠機(jī)滴膠
滴膠前需要對膠水進(jìn)行亞微米級的過濾,否則薄膜可能會形成彗星圖、星形圖、氣泡。滴膠階段是將膠體溶劑沉積在基板中心位置的過程。可以手動滴,也可以用自動滴膠器滴??偟膩碚f,自動滴膠法是一種自動化、機(jī)械化的操作,最終薄膜的厚度、均勻性、重復(fù)性都很好,還可以減少揮發(fā)性有毒氣體的接觸。手動滴膠屬于手工操作,適用于實(shí)驗要求較高的薄膜制備。滴膠過程可采用兩種方式:靜態(tài)滴膠或動態(tài)滴膠。靜態(tài)點(diǎn)膠是在基板旋轉(zhuǎn)前,先在基板中心點(diǎn)膠,動態(tài)點(diǎn)膠是在基板以一定速度(一般500轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)的同時點(diǎn)膠。
2.勻膠機(jī)攤膠-加速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)
膠體中的一些溶劑很不揮發(fā)。如果基底在短時間內(nèi)不能穩(wěn)定、快速地加速到設(shè)定的速度,膠體中的溶劑就會迅速揮發(fā),導(dǎo)致膠體粘度迅速提高,從而影響涂層厚度的控制。勻膠機(jī)在加速旋轉(zhuǎn)階段,基底以一定的加速度旋轉(zhuǎn),膠體溶劑開始擴(kuò)散到基底的邊緣,部分膠體開始被拋出基底。在加速的初始階段,膠體在基底表面以一定的高度聚集,膠體的底部與基底表面粘在一起并一起旋轉(zhuǎn)。而膠體的上層由于慣性,其速度不能與底物的速度相同,所以膠體形成螺旋。在離心力的作用下,隨著膠體不斷向基體邊緣擴(kuò)散,螺旋逐漸消失,膠體變薄進(jìn)入涂層并覆蓋基板表面,涂層基板的旋轉(zhuǎn)速度同步。
3.勻膠機(jī)旋涂去邊
在勻膠機(jī)均勻旋轉(zhuǎn)過程中,膠體的粘度和揮發(fā)度是影響薄膜厚度不均勻性的重要因素。當(dāng)膠體溶劑加速到設(shè)定速度時,形成了一定厚度的涂層。在隨后的均勻旋轉(zhuǎn)過程中,由于膠體的粘性力仍然小于離心力,所以涂層繼續(xù)擴(kuò)散到基底的邊緣,基底邊緣的膠體也連續(xù)拋出,并且涂層的厚度逐漸減小。同時,由于涂層已覆蓋整個基材表面,受基材上方快速氣體流動的影響,溶劑的揮發(fā)速度加快,導(dǎo)致膠體粘度增加,開始形成難以流動的膠體。此時,施加到凝膠涂層的所有方向上的力被平衡,并且涂層的厚度達(dá)到最終狀態(tài)。最后,在涂膜的邊緣部分中,由于膠的表面張力的作用,膜的邊緣部分中的膠難以從基材中拋出,可能形成厚度不均勻的薄層,甚至擴(kuò)散到基材的背面。因此襯底邊緣需要去邊緣。