تكنولوجيا الطلاء الأيوني

السمة الرئيسية لطريقة التبخير بالفراغ لإيداع الأفلام هي معدل الترسيب المرتفع.السمة الرئيسية لطريقة الرش هي النطاق الواسع لمواد الفيلم المتاحة والتوحيد الجيد لطبقة الفيلم ، لكن معدل الترسيب منخفض.الطلاء الأيوني هو طريقة تجمع بين هاتين العمليتين.

مبدأ الطلاء الأيوني وظروف تكوين الفيلم
يظهر مبدأ عمل الطلاء الأيوني في الموافقة المسبقة عن علم.تُضخ حجرة التفريغ إلى ضغط أقل من 10-4 باسكال ، ثم تُملأ بغاز خامل (مثل الأرجون) إلى ضغط 0.1 ~ 1 باسكال. بعد تطبيق جهد تيار مستمر سالب يصل إلى 5 كيلو فولت على الركيزة ، أ يتم إنشاء منطقة بلازما تفريغ توهج الغاز ذات الضغط المنخفض بين الركيزة والبوتقة.يتم تسريع أيونات الغاز الخامل بواسطة المجال الكهربائي وقصف سطح الركيزة ، وبالتالي تنظيف سطح قطعة العمل.بعد اكتمال عملية التنظيف هذه ، تبدأ عملية الطلاء بتبخير المادة المراد تغليفها في البوتقة.تدخل جزيئات البخار المتبخرة إلى منطقة البلازما وتتصادم مع الأيونات الموجبة الخاملة المنفصلة والإلكترونات ، ويتم فصل بعض جزيئات البخار وقصف قطعة العمل وسطح الطلاء تحت تسارع المجال الكهربائي.في عملية الطلاء الأيوني ، لا يوجد ترسيب فحسب ، بل يوجد أيضًا ترشيش للأيونات الموجبة على الركيزة ، لذلك لا يمكن تشكيل الفيلم الرقيق إلا عندما يكون تأثير الترسيب أكبر من تأثير الرش.

تعتبر عملية الطلاء الأيوني ، التي يتم فيها قصف الركيزة دائمًا بالأيونات عالية الطاقة ، نظيفة للغاية ولها عدد من المزايا مقارنة بالطلاء المتطاير والتبخر.

(1) التصاق قوي ، طبقة الطلاء لا تقشر بسهولة.
(أ) في عملية الطلاء الأيوني ، يتم استخدام عدد كبير من الجسيمات عالية الطاقة الناتجة عن تفريغ التوهج لإنتاج تأثير رشاش كاثودي على سطح الركيزة ، مما يؤدي إلى رش وتنظيف الغاز والزيت الممتص على سطح الطبقة السفلية. ركيزة لتنقية سطح الركيزة حتى اكتمال عملية الطلاء بالكامل.
(ب) في المرحلة المبكرة من الطلاء والرش والترسيب يتعايشان معًا ، والتي يمكن أن تشكل طبقة انتقالية من المكونات عند السطح البيني لقاعدة الفيلم أو خليط من مادة الفيلم والمادة الأساسية ، تسمى "طبقة الانتشار الزائفة" ، والتي يمكن أن تحسن أداء التصاق الفيلم بشكل فعال.
(2) خصائص التفاف جيدة.أحد الأسباب هو أن ذرات مادة الطلاء تتأين تحت ضغط عالٍ وتتصادم مع جزيئات الغاز عدة مرات أثناء عملية الوصول إلى الركيزة ، بحيث يمكن أن تنتشر أيونات مادة الطلاء حول الركيزة.بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترسيب ذرات مادة الطلاء المتأينة على سطح الركيزة تحت تأثير المجال الكهربائي ، لذلك يتم ترسيب الركيزة بأكملها بغشاء رقيق ، لكن طلاء التبخر لا يمكنه تحقيق هذا التأثير.
(3) ترجع الجودة العالية للطلاء إلى رش المكثفات الناتجة عن القصف المستمر للفيلم المترسب بالأيونات الموجبة ، مما يحسن كثافة طبقة الطلاء.
(4) يمكن طلاء مجموعة واسعة من مواد الطلاء والركائز بمواد معدنية أو غير معدنية.
(5) بالمقارنة مع ترسب البخار الكيميائي (CVD) ، لديها درجة حرارة أقل من الركيزة ، عادة أقل من 500 درجة مئوية ، ولكن قوة التصاقها قابلة للمقارنة تمامًا مع أفلام ترسيب البخار الكيميائي.
(6) معدل ترسيب عالي ، تشكيل سريع للفيلم ، ويمكن أن يغطي سماكة الأغشية من عشرات النانومتر إلى الميكرونات.

عيوب الطلاء الأيوني هي: لا يمكن التحكم بدقة في سمك الفيلم ؛يكون تركيز العيوب مرتفعًا عند الحاجة إلى طلاء ناعم ؛وسوف تدخل الغازات إلى السطح أثناء الطلاء ، مما يؤدي إلى تغيير خصائص السطح.في بعض الحالات ، تتشكل أيضًا تجاويف ونواة (أقل من 1 نانومتر).

بالنسبة لمعدل الترسيب ، فإن الطلاء الأيوني يمكن مقارنته بطريقة التبخر.بالنسبة لجودة الفيلم ، فإن الأفلام التي يتم إنتاجها عن طريق الطلاء الأيوني تكون قريبة أو أفضل من تلك التي يتم تحضيرها بالرش.