La principale caractéristique de la méthode d'évaporation sous vide pour le dépôt de films est la vitesse de dépôt élevée.La principale caractéristique de la méthode de pulvérisation est la large gamme de matériaux de film disponibles et la bonne uniformité de la couche de film, mais la vitesse de dépôt est faible.Le revêtement ionique est une méthode qui combine ces deux processus.
Principe du revêtement ionique et conditions de formation du film
Le principe de fonctionnement du revêtement ionique est illustré dans la fig.La chambre à vide est pompée à une pression inférieure à 10-4 Pa, puis remplie de gaz inerte (par exemple, de l'argon) à une pression de 0,1 ~ 1 Pa. Après qu'une tension continue négative allant jusqu'à 5 kV est appliquée au substrat, un une zone de plasma à décharge luminescente de gaz à basse pression est établie entre le substrat et le creuset.Les ions du gaz inerte sont accélérés par le champ électrique et bombardent la surface du substrat, nettoyant ainsi la surface de la pièce.Une fois ce processus de nettoyage terminé, le processus de revêtement commence par la vaporisation du matériau à revêtir dans le creuset.Les particules de vapeur vaporisées pénètrent dans la zone de plasma et entrent en collision avec les ions et électrons positifs inertes dissociés, et certaines des particules de vapeur sont dissociées et bombardent la pièce et la surface de revêtement sous l'accélération du champ électrique.Dans le processus de placage ionique, il n'y a pas seulement dépôt mais aussi pulvérisation d'ions positifs sur le substrat, de sorte que le film mince ne peut être formé que lorsque l'effet de dépôt est supérieur à l'effet de pulvérisation.
Le procédé de revêtement ionique, dans lequel le substrat est toujours bombardé d'ions à haute énergie, est très propre et présente un certain nombre d'avantages par rapport à la pulvérisation et au revêtement par évaporation.
(1) Forte adhérence, la couche de revêtement ne se décolle pas facilement.
(a) Dans le processus de revêtement ionique, un grand nombre de particules à haute énergie générées par la décharge luminescente sont utilisées pour produire un effet de pulvérisation cathodique sur la surface du substrat, pulvérisant et nettoyant le gaz et l'huile adsorbés à la surface du substrat pour purifier la surface du substrat jusqu'à ce que l'ensemble du processus de revêtement soit terminé.
(b) Au début du revêtement, la pulvérisation cathodique et le dépôt coexistent, ce qui peut former une couche de transition de composants à l'interface de la base du film ou un mélange du matériau du film et du matériau de base, appelée "couche de pseudo-diffusion", ce qui peut améliorer efficacement les performances d'adhérence du film.
(2) Bonnes propriétés enveloppantes.Une des raisons est que les atomes du matériau de revêtement sont ionisés sous haute pression et entrent en collision plusieurs fois avec des molécules de gaz pendant le processus d'atteinte du substrat, de sorte que les ions du matériau de revêtement peuvent être dispersés autour du substrat.De plus, les atomes du matériau de revêtement ionisé sont déposés sur la surface du substrat sous l'action du champ électrique, de sorte que tout le substrat est déposé avec un film mince, mais le revêtement par évaporation ne peut pas obtenir cet effet.
(3) La haute qualité du revêtement est due à la pulvérisation de condensats causée par le bombardement constant du film déposé avec des ions positifs, ce qui améliore la densité de la couche de revêtement.
(4) Une large sélection de matériaux de revêtement et de substrats peut être appliquée sur des matériaux métalliques ou non métalliques.
(5) Par rapport au dépôt chimique en phase vapeur (CVD), il a une température de substrat inférieure, généralement inférieure à 500 ° C, mais sa force d'adhérence est tout à fait comparable aux films de dépôt chimique en phase vapeur.
(6) Taux de dépôt élevé, formation de film rapide et épaisseur de revêtement de films allant de dizaines de nanomètres à microns.
Les inconvénients du revêtement ionique sont les suivants : l'épaisseur du film ne peut pas être contrôlée avec précision ;la concentration de défauts est élevée lorsqu'un revêtement fin est requis ;et les gaz pénétreront dans la surface pendant le revêtement, ce qui modifiera les propriétés de la surface.Dans certains cas, des cavités et des noyaux (inférieurs à 1 nm) se forment également.
En ce qui concerne le taux de dépôt, le revêtement ionique est comparable à la méthode d'évaporation.En ce qui concerne la qualité des films, les films produits par revêtement ionique sont proches ou meilleurs que ceux préparés par pulvérisation cathodique.
Heure de publication : 08 novembre 2022