Tecnologia de revestimento iônico

A principal característica do método de evaporação a vácuo para a deposição de filmes é a alta taxa de deposição.A principal característica do método de pulverização catódica é a ampla gama de materiais de filme disponíveis e a boa uniformidade da camada de filme, mas a taxa de deposição é baixa.O revestimento de íons é um método que combina esses dois processos.

Princípio de revestimento iônico e condições de formação de filme
O princípio de funcionamento do revestimento iônico é mostrado na figura.A câmara de vácuo é bombeada a uma pressão abaixo de 10-4 Pa e, em seguida, preenchida com gás inerte (por exemplo, argônio) a uma pressão de 0,1~1 Pa. Após uma tensão CC negativa de até 5 kV ser aplicada ao substrato, um a zona de plasma de descarga luminescente de gás de baixa pressão é estabelecida entre o substrato e o cadinho.Os íons do gás inerte são acelerados pelo campo elétrico e bombardeiam a superfície do substrato, limpando assim a superfície da peça de trabalho.Após a conclusão desse processo de limpeza, inicia-se o processo de revestimento com a vaporização do material a ser revestido no cadinho.As partículas de vapor vaporizadas entram na zona de plasma e colidem com os íons e elétrons positivos inertes dissociados, e algumas das partículas de vapor são dissociadas e bombardeiam a peça de trabalho e a superfície do revestimento sob a aceleração do campo elétrico.No processo de revestimento iônico, não há apenas deposição, mas também pulverização catódica de íons positivos no substrato, de modo que o filme fino pode ser formado somente quando o efeito de deposição é maior que o efeito de pulverização catódica.

O processo de revestimento iônico, no qual o substrato é sempre bombardeado com íons de alta energia, é muito limpo e apresenta várias vantagens em comparação com o revestimento por pulverização catódica e evaporação.

(1) forte adesão, camada de revestimento não descasca facilmente.
(a) No processo de revestimento iônico, um grande número de partículas de alta energia geradas pela descarga incandescente é usado para produzir um efeito de pulverização catódica na superfície do substrato, pulverizando e limpando o gás e o óleo adsorvidos na superfície do substrato substrato para purificar a superfície do substrato até que todo o processo de revestimento seja concluído.
(b)Na fase inicial do revestimento coexistem a pulverização catódica e a deposição, que pode formar uma camada de transição de componentes na interface da base do filme ou uma mistura do material do filme e do material de base, denominada “camada de pseudodifusão”. que pode efetivamente melhorar o desempenho de adesão do filme.
(2) Boas propriedades envolventes.Uma razão é que os átomos do material de revestimento são ionizados sob alta pressão e colidem com moléculas de gás várias vezes durante o processo de atingir o substrato, de modo que os íons do material de revestimento podem ser espalhados ao redor do substrato.Além disso, os átomos do material de revestimento ionizado são depositados na superfície do substrato sob a ação do campo elétrico, de modo que todo o substrato é depositado com um filme fino, mas o revestimento por evaporação não consegue esse efeito.
(3) A alta qualidade do revestimento deve-se à pulverização de condensados ​​causada pelo bombardeio constante do filme depositado com íons positivos, o que melhora a densidade da camada de revestimento.
(4) Uma ampla seleção de materiais de revestimento e substratos podem ser revestidos em materiais metálicos ou não metálicos.
(5) Em comparação com a deposição de vapor químico (CVD), tem uma temperatura de substrato mais baixa, normalmente abaixo de 500°C, mas sua força de adesão é totalmente comparável aos filmes de deposição de vapor químico.
(6) Alta taxa de deposição, formação rápida de filme e espessura de revestimento de filmes de dezenas de nanômetros a mícrons.

As desvantagens do revestimento iônico são: a espessura do filme não pode ser controlada com precisão;a concentração de defeitos é alta quando é necessário um revestimento fino;e gases entrarão na superfície durante o revestimento, o que alterará as propriedades da superfície.Em alguns casos, cavidades e núcleos (menos de 1 nm) também são formados.

Quanto à taxa de deposição, o revestimento iônico é comparável ao método de evaporação.Quanto à qualidade do filme, os filmes produzidos por ion coating são próximos ou melhores que os preparados por sputtering.