半导体
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半导体行业是当今信息技术产业高速发展的基础,是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业,是转变经济发展方式、调整产业结构、保障国家安全的重要支撑,也是培育和发展战略性新兴产业、推动信息化与工业化深度融合的核心和基础。半导体制造业属于典型的技术密集型行业,产品技术含量高,同时对配套产业要求较高,其中就包括真空设备配套产业。真空设备(真空阀、真空泵、真空腔体及管道等)是半导体各工艺制程环节必备的通用设备,广泛应用于光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等工艺工程,是集成电路向高集成度、高可靠、高性能和高生产率发展的重要保证。
泛半导体是指包括集成电路、平板显示、LED、太阳能电池、分立器件等产业,是高精尖科技领域,具有生命周期长、天花板高、产业链带动能力强等诸多特点,目前处于5G等产业爆发期,无论对面板还是芯片的需求都在持续增长。为了达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用,真空获得技术在高技术产业化的应用中起到显著作用。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池行业真空应用广泛,比如锂电池的浆料真空脱泡,锂电池的真空封装,锂电池的产品检漏等。随着锂电行业的飞速发展,锂电集流体减重、降本需求日益提升,催生新型集流体迅速发展。目前在锂电集流体材料的选择上,使用较多的为铝箔和铜箔,其作用是承载电池正负极活性物质,并将活性物质产生的电子汇集起来形成电流对外输出。以PET铜箔为例,其是锂电池负极材料的载体与集流体,是锂电池的关键材料之一,它是一种复合铜箔,可将电池活性物质产生的电流汇集起来,形成较大的电流输出。真空产品主要应用于复合集流体的制备,常见工艺有蒸发镀膜工艺和离子溅射镀膜工艺。
光伏,即光伏发电系统,是利用半导体材料的光伏效应,将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能,是一种清洁、安全和可再生的能源。在太阳电池的制备过程中使用各式各样的沉积技术,进而提高转换效率。太阳能电池的沉积工艺如物理气相沉积 (PVD) 或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)均需要在真空环境下进行。
真空镀膜指在真空条件下利用某种方法,在固体表面上镀一层与基体不同的薄层材料,或利用固体本身生成一层与基体不同的薄膜材料,使基体材料具有许多新的物理和化学性能,因此真空镀膜又称表面改性技术。典型的连续镀膜线系统结构包括:真空室及真空机组,靶系统、电源系统、自动控制系统、供水系统、供气系统、加热系统、测量系统、传动系统等。在各系统中,真空系统处于核心地位,真空系统的性能指标和稳定性对镀膜效果会产生直接的影响。真空系统中,分子泵属于真空获得部件,也是镀膜真空系统中的核心部件,当前,国内分子泵在真空镀膜行业中已经得到了较为广泛的应用。
近年来,国内人民生活水平逐步提高,个人消费能力大幅提升,与之而来的对高端生活品质的追求也越来越高。随着时尚生活家居和家具的发展,建筑五金和生活五金领域对镀膜的需求不断增加,而年轻时尚领域,首饰、装饰领域产品也越加丰富,这部分更是极大的拓展了单机镀膜领域的应用空间,耐磨性镀膜、超硬质镀膜以及装饰品刻蚀等都对单机镀膜市场空间扩大产生了积极的促进作用,而近年爆发的可穿戴领域,更是将电子产品、软件产品与个人穿戴物品相结合,进一步丰富了单机镀膜的应用领域,同时也快速成为了新的真空镀膜增长点,预计未来几年,单机镀膜是真空镀膜领域中较为亮眼的增长点,而分子泵广泛应用于单机镀膜领域。
加速器是把带电粒子加速到较高能量的装置,它是原子核及核工程研究不可缺少的工具,也是放射化学,放射生物学、放射医学等基础研究不能少的手段,还可作为工业无损检测,疾病诊断及治疗,农副产品辐照处理等。加速器种类较多,按照工作原理分类,有静电加速器、高压倍加器、感应加速器、回旋加速器、稳相加速器、同步加速器、直线加速器、重离子加速器以及贮存加速器(对撞机)。各类加速器尽管工作原理不同,但就其结构而言都包含真空室(加速管)和真空系统。带电粒子的加速过程必须要在高真空环境下进行,以避免带电粒子与气体分子发生碰撞而造成能量损失。
分子泵可以为材料的制备和加工过程提供高真空环境,是金属冶炼及材料加工提供新型工艺手段。冶金行业中硬质合金生产过程的真空烧结、航空工业中发动机制造过程的真空钎焊,汽车行业中齿轮制造所需高合金钢的真空淬火及半导体材料的晶体生长等工业过程都需要高真空环境。目前分子泵广泛应用于各式真空炉,例如真空熔炼炉、真空烧结炉、真空退火炉、真空钎焊炉、真空管式炉、真空长晶炉、真空感应炉。
分析仪器包含所有需要在真空环境下进行分析的所有应用,如电子显微镜利用真空环境下不同粒子的散射成像对物质表面微区形貌进行分析,气相色谱质谱仪利用真空环境不同核质比粒子质谱图对物质的种类进行分析,氦质谱检漏仪利用氦气在真空环境下离子信号对漏率大小进行测定,在表面科学、材料分析、环境分析中也有着广泛的应用
真空科学与航天技术密切相关的主要环节来至于空间的环境模拟,因为运载火箭、人造卫星、载人飞船、空间站、宇宙探测器以及航天飞机等各种空间飞行器,在空间飞行的过程中、都是在宇宙的自然真空中进行的。航天环境模拟,对航天器在外层空间飞行时所处的真空、太阳电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流星体、行星大气、磁场等环境条件进行的模拟,以确保航空航天设备稳定运行
真空技术作为一门基础科学,广泛应用于物理学、化学、材料学、航空航天等科学研究。分子泵作为高真空获得设备之一,为科学研究设备提供纯净的高真空环境,为现代科学探索提供广阔天地。例如在高能物理研究中,高能加速器把粒子加速到极高能量来剥离原子,进行原子结构研究;在航空航天研究中,建立模拟空间环境的宇宙空间模拟实验装置,掌握航天器在空间工作的条件和特性,消除飞行中的各种隐患;在材料研究中,以分子束外延为代表的薄膜生长技术是材料研究的重要手段。此外,分子泵还助力于量子研究、低温超导、生命科学等领域研究。