Tính năng chính của phương pháp bay hơi chân không để lắng đọng màng là tốc độ lắng đọng cao.Đặc điểm chính của phương pháp phún xạ là có nhiều loại vật liệu màng có sẵn và độ đồng đều tốt của lớp màng, nhưng tốc độ lắng đọng thấp.Phủ ion là phương pháp kết hợp hai quá trình này.
Nguyên lý phủ ion và điều kiện tạo màng
Nguyên lý hoạt động của lớp phủ ion được thể hiện trong Pic.Buồng chân không được bơm đến áp suất dưới 10-4 Pa, sau đó được đổ đầy khí trơ (ví dụ argon) đến áp suất 0,1 ~ 1 Pa. Sau khi đặt điện áp DC âm lên đến 5 kV lên đế, một vùng plasma phóng điện phát sáng khí áp suất thấp được thiết lập giữa chất nền và chén nung.Các ion khí trơ được gia tốc bởi điện trường và bắn phá bề mặt của chất nền, do đó làm sạch bề mặt của phôi.Sau khi hoàn thành quá trình làm sạch này, quá trình phủ bắt đầu với quá trình hóa hơi vật liệu cần phủ trong chén nung.Các hạt hơi hóa hơi đi vào vùng plasma và va chạm với các ion dương và electron trơ bị phân ly, và một số hạt hơi bị phân ly và bắn phá phôi và bề mặt lớp phủ dưới gia tốc của điện trường.Trong quá trình mạ ion, không chỉ có sự lắng đọng mà còn có sự phún xạ của các ion dương trên đế, vì vậy màng mỏng chỉ có thể được hình thành khi hiệu ứng lắng đọng lớn hơn hiệu ứng phún xạ.
Quá trình phủ ion, trong đó chất nền luôn bị bắn phá bởi các ion năng lượng cao, rất sạch và có một số ưu điểm so với phủ phún xạ và bay hơi.
(1) Độ bám dính mạnh, lớp phủ không dễ bong tróc.
(a) Trong quy trình phủ ion, một số lượng lớn các hạt năng lượng cao được tạo ra bởi sự phóng điện phát sáng được sử dụng để tạo ra hiệu ứng phún xạ catốt trên bề mặt của chất nền, phún xạ và làm sạch khí và dầu được hấp phụ trên bề mặt của chất nền để làm sạch bề mặt chất nền cho đến khi toàn bộ quá trình phủ được hoàn thành.
(b) Ở giai đoạn đầu của lớp phủ, quá trình phún xạ và lắng đọng cùng tồn tại, có thể tạo thành một lớp chuyển tiếp của các thành phần tại giao diện của lớp nền màng hoặc hỗn hợp của vật liệu màng và vật liệu nền, được gọi là “lớp khuếch tán giả”, có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất bám dính của màng.
(2) Đặc tính bao bọc tốt.Một lý do là các nguyên tử vật liệu phủ bị ion hóa dưới áp suất cao và va chạm với các phân tử khí nhiều lần trong quá trình tiếp cận chất nền, do đó các ion vật liệu phủ có thể bị phân tán xung quanh chất nền.Ngoài ra, các nguyên tử vật liệu lớp phủ bị ion hóa được lắng đọng trên bề mặt của chất nền dưới tác động của điện trường, do đó toàn bộ chất nền được lắng đọng bằng một màng mỏng, nhưng lớp phủ bay hơi không thể đạt được hiệu ứng này.
(3) Chất lượng cao của lớp phủ là do sự phún xạ của các chất ngưng tụ gây ra bởi sự bắn phá liên tục của màng lắng đọng bằng các ion dương, giúp cải thiện mật độ của lớp phủ.
(4) Nhiều lựa chọn vật liệu phủ và chất nền có thể được phủ trên vật liệu kim loại hoặc phi kim loại.
(5) So với lắng đọng hơi hóa học (CVD), nó có nhiệt độ bề mặt thấp hơn, thường dưới 500°C, nhưng độ bám dính của nó hoàn toàn có thể so sánh với màng lắng đọng hơi hóa học.
(6) Tốc độ lắng đọng cao, tạo màng nhanh và có thể phủ độ dày của màng từ hàng chục nanomet đến micron.
Nhược điểm của lớp phủ ion là: không thể kiểm soát chính xác độ dày của màng;nồng độ khuyết tật cao khi yêu cầu lớp phủ mịn;và khí sẽ xâm nhập vào bề mặt trong quá trình phủ, điều này sẽ làm thay đổi tính chất bề mặt.Trong một số trường hợp, các hốc và nhân (dưới 1 nm) cũng được hình thành.
Đối với tốc độ lắng đọng, lớp phủ ion có thể so sánh với phương pháp bay hơi.Về chất lượng phim, phim được sản xuất bằng phương pháp phủ ion gần bằng hoặc tốt hơn so với phim được tạo ra bằng phương pháp phún xạ.
Thời gian đăng: Nov-08-2022