تکنولوژی پوشش یونی

ویژگی اصلی روش تبخیر خلاء برای رسوب گذاری فیلم ها، نرخ رسوب بالا است.ویژگی اصلی روش کندوپاش گستره وسیع مواد فیلم موجود و یکنواختی خوب لایه فیلم است، اما میزان رسوب پایین است.پوشش یونی روشی است که این دو فرآیند را با هم ترکیب می کند.

اصل پوشش یونی و شرایط تشکیل فیلم
اصل کار پوشش یونی در تصویر نشان داده شده است.محفظه خلاء تا فشار کمتر از 10-4 Pa پمپ می شود و سپس با گاز بی اثر (مثلا آرگون) تا فشار 0.1 تا 1 Pa پر می شود. پس از اعمال ولتاژ DC منفی تا 5 کیلو ولت به بستر، منطقه پلاسمایی تخلیه تابش گاز کم فشار بین زیرلایه و بوته ایجاد می شود.یون های گاز بی اثر توسط میدان الکتریکی شتاب می گیرند و سطح زیرلایه را بمباران می کنند و در نتیجه سطح قطعه کار را تمیز می کنند.پس از اتمام این فرآیند تمیز کردن، فرآیند پوشش با تبخیر موادی که قرار است در بوته پوشش داده شود آغاز می شود.ذرات بخار تبخیر شده وارد منطقه پلاسما شده و با یون های مثبت بی اثر و الکترون های تفکیک شده برخورد می کنند و برخی از ذرات بخار جدا شده و قطعه کار و سطح پوشش را تحت شتاب میدان الکتریکی بمباران می کنند.در فرآیند آبکاری یونی، نه تنها رسوب، بلکه کندوپاش یون های مثبت روی بستر نیز وجود دارد، بنابراین لایه نازک تنها زمانی می تواند تشکیل شود که اثر رسوب گذاری بیشتر از اثر کندوپاشی باشد.

فرآیند پوشش یونی، که در آن بستر همیشه با یون های پرانرژی بمباران می شود، بسیار تمیز است و در مقایسه با پوشش های پاششی و تبخیری، مزایای زیادی دارد.

(1) چسبندگی قوی، لایه پوشش به راحتی جدا نمی شود.
الف) در فرآیند پوشش یونی، تعداد زیادی ذرات پرانرژی تولید شده توسط تخلیه درخشش برای ایجاد یک اثر کندوپاش کاتدی روی سطح بستر، کندوپاش کردن و تمیز کردن گاز و روغن جذب شده در سطح استفاده می شود. زیرلایه برای تمیز کردن سطح بستر تا زمانی که کل فرآیند پوشش کامل شود.
(ب) در مراحل اولیه پوشش، کندوپاش و رسوب همزیستی دارند، که می تواند یک لایه انتقالی از اجزاء را در سطح مشترک پایه فیلم یا مخلوطی از ماده فیلم و ماده پایه تشکیل دهد که به آن "لایه شبه انتشار" می گویند. که می تواند به طور موثر عملکرد چسبندگی فیلم را بهبود بخشد.
(2) خواص خوب بسته بندی.یکی از دلایل این است که اتم‌های مواد پوششی تحت فشار بالا یونیزه می‌شوند و در طی فرآیند رسیدن به بستر چندین بار با مولکول‌های گاز برخورد می‌کنند، به طوری که یون‌های مواد پوشش می‌توانند در اطراف بستر پراکنده شوند.علاوه بر این، اتم های مواد پوشش یونیزه شده بر روی سطح زیرلایه تحت اثر میدان الکتریکی رسوب می کنند، بنابراین کل بستر با یک لایه نازک رسوب می کند، اما پوشش تبخیری نمی تواند به این اثر برسد.
(3) کیفیت بالای پوشش به دلیل پاشش میعانات ناشی از بمباران مداوم فیلم رسوب شده با یون های مثبت است که چگالی لایه پوشش را بهبود می بخشد.
(4) انتخاب گسترده ای از مواد و بسترهای پوشش را می توان بر روی مواد فلزی یا غیر فلزی پوشش داد.
(5) در مقایسه با رسوب بخار شیمیایی (CVD)، دمای بستر کمتری دارد، معمولاً زیر 500 درجه سانتیگراد، اما قدرت چسبندگی آن کاملاً با فیلم های رسوب بخار شیمیایی قابل مقایسه است.
(6) نرخ رسوب بالا، تشکیل فیلم سریع و می تواند ضخامت لایه ها را از ده ها نانومتر تا میکرون پوشش دهد.

معایب پوشش یونی عبارتند از: ضخامت فیلم را نمی توان دقیقاً کنترل کرد.در صورت نیاز به پوشش خوب، غلظت عیوب زیاد است.و گازها در حین پوشش وارد سطح می شوند که باعث تغییر خواص سطح می شود.در برخی موارد، حفره ها و هسته ها (کمتر از 1 نانومتر) نیز تشکیل می شوند.

در مورد سرعت رسوب، پوشش یونی با روش تبخیر قابل مقایسه است.در مورد کیفیت فیلم، فیلم های تولید شده توسط پوشش یونی نزدیک یا بهتر از فیلم های تهیه شده توسط کندوپاش هستند.