Ionbelægningsteknologi

Hovedtrækket ved vakuumfordampningsmetoden til afsætning af film er den høje aflejringshastighed.Hovedtræk ved sputtermetoden er det brede udvalg af tilgængelige filmmaterialer og den gode ensartethed af filmlaget, men aflejringshastigheden er lav.Ioncoating er en metode, der kombinerer disse to processer.

Ionbelægningsprincip og filmdannelsesbetingelser
Arbejdsprincippet for ionbelægning er vist på billedet.Vakuumkammeret pumpes til et tryk under 10-4 Pa, og fyldes derefter med inert gas (f.eks. argon) til et tryk på 0,1~1 Pa. Efter en negativ jævnspænding på op til 5 kV påføres substratet, en lavtryksgasglødudladningsplasmazone etableres mellem substratet og diglen.De inaktive gasioner accelereres af det elektriske felt og bombarderer overfladen af ​​substratet, hvorved overfladen af ​​emnet renses.Efter at denne renseproces er afsluttet, begynder belægningsprocessen med fordampning af materialet, der skal belægges i diglen.De fordampede damppartikler kommer ind i plasmazonen og kolliderer med de dissocierede inerte positive ioner og elektroner, og nogle af damppartiklerne dissocieres og bombarderer emnet og belægningsoverfladen under accelerationen af ​​det elektriske felt.I ionpletteringsprocessen er der ikke kun aflejring, men også sputtering af positive ioner på substratet, så den tynde film kan kun dannes, når aflejringseffekten er større end sputtereffekten.

Ionbelægningsprocessen, hvor substratet altid bombarderes med højenergiioner, er meget ren og har en række fordele sammenlignet med sputtering og fordampningsbelægning.

(1) Stærk vedhæftning, belægningslaget skaller ikke let af.
(a) I ioncoatingprocessen bruges et stort antal højenergipartikler genereret af glødeudladningen til at frembringe en katodisk sputtereffekt på overfladen af ​​substratet, sputtering og rensning af gas og olie adsorberet på overfladen af ​​substratet. substrat for at rense substratoverfladen, indtil hele belægningsprocessen er afsluttet.
(b) På det tidlige stadie af belægningen eksisterer sputtering og aflejring side om side, hvilket kan danne et overgangslag af komponenter ved grænsefladen af ​​filmbasen eller en blanding af filmmaterialet og basismaterialet, kaldet "pseudo-diffusionslag". som effektivt kan forbedre filmens vedhæftningsevne.
(2) Gode wrap-around egenskaber.En årsag er, at belægningsmaterialets atomer ioniseres under højt tryk og kolliderer med gasmolekyler flere gange under processen med at nå substratet, således at belægningsmaterialets ioner kan spredes rundt i substratet.Derudover aflejres de ioniserede belægningsmaterialeatomer på overfladen af ​​substratet under påvirkning af et elektrisk felt, så hele substratet aflejres med en tynd film, men fordampningsbelægning kan ikke opnå denne effekt.
(3) Belægningens høje kvalitet skyldes sputtering af kondensat forårsaget af konstant bombardement af den aflejrede film med positive ioner, hvilket forbedrer belægningslagets tæthed.
(4) Et bredt udvalg af belægningsmaterialer og substrater kan belægges på metalliske eller ikke-metalliske materialer.
(5)Sammenlignet med kemisk dampaflejring (CVD) har den en lavere substrattemperatur, typisk under 500°C, men dens vedhæftningsstyrke er fuldt ud sammenlignelig med kemisk dampaflejringsfilm.
(6) Høj aflejringshastighed, hurtig filmdannelse og kan belægge filmtykkelser fra titusvis af nanometer til mikron.

Ulemperne ved ioncoating er: tykkelsen af ​​filmen kan ikke kontrolleres præcist;koncentrationen af ​​defekter er høj, når der kræves fin belægning;og gasser vil trænge ind i overfladen under belægningen, hvilket vil ændre overfladeegenskaberne.I nogle tilfælde dannes også hulrum og kerner (mindre end 1 nm).

Hvad angår aflejringshastigheden, er ionbelægning sammenlignelig med fordampningsmetoden.Hvad angår filmkvalitet, er de film, der produceres ved ioncoating, tæt på eller bedre end dem, der er fremstillet ved sputtering.