Główną cechą metody osadzania filmów z odparowaniem próżniowym jest wysoka szybkość osadzania.Główną cechą metody napylania katodowego jest szeroka gama dostępnych materiałów filmowych i dobra jednorodność warstwy filmu, ale szybkość osadzania jest niska.Powlekanie jonowe to metoda łącząca te dwa procesy.
Zasada powlekania jonowego i warunki tworzenia filmu
Zasada działania powłoki jonowej przedstawiona jest na rys.Komorę próżniową pompuje się do ciśnienia poniżej 10-4 Pa, a następnie wypełnia gazem obojętnym (np. argonem) do ciśnienia 0,1~1 Pa. Po przyłożeniu do podłoża ujemnego napięcia stałego o wartości do 5 kV następuje między podłożem a tyglem tworzy się strefa plazmy niskociśnieniowego wyładowania jarzeniowego.Jony gazu obojętnego są przyspieszane przez pole elektryczne i bombardują powierzchnię podłoża, oczyszczając w ten sposób powierzchnię przedmiotu obrabianego.Po zakończeniu tego procesu czyszczenia proces powlekania rozpoczyna się od odparowania materiału przeznaczonego do powlekania w tyglu.Odparowane cząstki pary wchodzą do strefy plazmy i zderzają się ze zdysocjowanymi obojętnymi jonami dodatnimi i elektronami, a niektóre cząstki pary ulegają dysocjacji i bombardują obrabiany przedmiot i powierzchnię powłoki pod wpływem przyspieszenia pola elektrycznego.W procesie powlekania jonowego następuje nie tylko osadzanie, ale także rozpylanie jonów dodatnich na podłożu, więc cienka warstwa może powstać tylko wtedy, gdy efekt osadzania jest większy niż efekt rozpylania.
Proces powlekania jonowego, w którym podłoże jest zawsze bombardowane jonami o wysokiej energii, jest bardzo czysty i ma szereg zalet w porównaniu z napylaniem katodowym i powlekaniem przez odparowanie.
(1) Silna przyczepność, warstwa powłoki nie odkleja się łatwo.
(a) W procesie powlekania jonowego duża liczba wysokoenergetycznych cząstek generowanych przez wyładowanie jarzeniowe jest wykorzystywana do wytworzenia efektu katodowego rozpylania katodowego na powierzchni podłoża, rozpylania i oczyszczania gazu i oleju zaadsorbowanych na powierzchni podłoża w celu oczyszczenia powierzchni podłoża, aż do zakończenia całego procesu powlekania.
(b) Na wczesnym etapie powlekania współistnieje napylanie katodowe i osadzanie, które mogą tworzyć warstwę przejściową składników na styku podłoża filmu lub mieszaninę materiału filmu i materiału podłoża, zwaną „warstwą pseudodyfuzyjną”, co może skutecznie poprawić przyczepność folii.
(2) Dobre właściwości owijania.Jednym z powodów jest to, że atomy materiału powłokowego są jonizowane pod wysokim ciśnieniem i zderzają się kilka razy z cząsteczkami gazu podczas procesu docierania do podłoża, dzięki czemu jony materiału powłokowego mogą być rozproszone wokół podłoża.Ponadto atomy zjonizowanego materiału powłokowego osadzają się na powierzchni podłoża pod działaniem pola elektrycznego, więc całe podłoże jest osadzane cienką warstwą, ale powlekanie przez odparowanie nie może osiągnąć tego efektu.
(3) Wysoka jakość powłoki wynika z rozpylania kondensatów spowodowanego ciągłym bombardowaniem osadzonej warstwy jonami dodatnimi, co poprawia gęstość warstwy powłoki.
(4) Szeroki wybór materiałów powłokowych i podłoży może być powlekany materiałami metalowymi lub niemetalicznymi.
(5) W porównaniu do chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) charakteryzuje się niższą temperaturą podłoża, zwykle poniżej 500°C, ale jego siła przyczepności jest w pełni porównywalna z warstewkami do chemicznego osadzania z fazy gazowej.
(6) Wysoka szybkość osadzania, szybkie tworzenie się filmu i możliwość powlekania grubości filmów od dziesiątek nanometrów do mikronów.
Wady powlekania jonowego to: brak możliwości precyzyjnej kontroli grubości warstwy;koncentracja defektów jest wysoka, gdy wymagane jest dokładne pokrycie;a gazy przedostaną się na powierzchnię podczas powlekania, co zmieni właściwości powierzchni.W niektórych przypadkach powstają również wgłębienia i jądra (mniejsze niż 1 nm).
Jeśli chodzi o szybkość osadzania, powlekanie jonowe jest porównywalne z metodą odparowywania.Jeśli chodzi o jakość folii, filmy wytwarzane przez powlekanie jonowe są zbliżone lub lepsze niż te przygotowane przez napylanie katodowe.
Czas postu: 08-11-2022