تقنية الترسيب بمساعدة حزمة الأيونات

تتميز تقنية الترسيب بمساعدة شعاع الأيونات بقوة الالتصاق بين الغشاء والركيزة، مما يجعل طبقة الغشاء شديدة التماسك. تُظهر التجارب أن قوة الالتصاق في الترسيب بمساعدة شعاع الأيونات تفوق قوة الالتصاق في الترسيب الحراري للبخار بعدة مرات، بل مئات المرات. ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى تأثير التنظيف الناتج عن قصف الأيونات للسطح، مما يؤدي إلى تكوين بنية سطحية متدرجة، أو طبقة انتقالية هجينة، عند سطح التماس بين الغشاء والركيزة، بالإضافة إلى تقليل إجهاد الغشاء.

٢. يمكن للترسيب بمساعدة شعاع الأيونات تحسين الخواص الميكانيكية للطبقة الرقيقة، وإطالة عمرها الافتراضي، وهو مناسب جدًا لتحضير الأكاسيد والكربيدات ونيتريد البورون المكعب وثنائي بوريد التيتانيوم والطلاءات الشبيهة بالماس. على سبيل المثال، في الفولاذ المقاوم للحرارة 1Cr18Ni9Ti، عند استخدام تقنية الترسيب بمساعدة شعاع الأيونات لترسيب طبقة رقيقة من نيتريد السيليكون (Si3N4) بسمك ٢٠٠ نانومتر، لا يقتصر الأمر على منع ظهور شقوق الإجهاد على سطح المادة فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من معدل انتشار شقوق الإجهاد، مما يساهم بشكل فعال في إطالة عمرها الافتراضي.

3. يمكن للترسيب بمساعدة حزمة الأيونات أن يغير طبيعة الإجهاد في الطبقة الرقيقة وبنيتها البلورية. على سبيل المثال، عند تحضير طبقة من الكروم بقصف سطح الركيزة بأيونات الزينون (Xe+) أو الأرجون (Ar+) بطاقة 11.5 كيلو إلكترون فولت، وُجد أن ضبط درجة حرارة الركيزة وطاقة أيونات القصف وعدد الأيونات والذرات للوصول إلى نسبة محددة من هذه المعلمات، يمكن أن يحول الإجهاد من إجهاد شد إلى إجهاد ضغط، كما أن البنية البلورية للطبقة الرقيقة ستتغير أيضًا. عند نسبة معينة من وصول الأيونات إلى الذرات، يتميز الترسيب بمساعدة حزمة الأيونات بتوجيه انتقائي أفضل من طبقة الغشاء المُرسبة بالترسيب الحراري للبخار.

4. يمكن للترسيب بمساعدة شعاع الأيونات أن يعزز مقاومة الغشاء للتآكل والأكسدة. فبفضل كثافة طبقة الفيلم المُرسبة بهذه الطريقة، تتحسن بنية سطح التلامس بين الفيلم وقاعدته، أو يتشكل طور غير متبلور نتيجة اختفاء حدود الحبيبات بين الجسيمات، مما يُسهم في تعزيز مقاومة المادة للتآكل ومقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العالية.

5. يمكن للترسيب بمساعدة شعاع الأيونات أن يغير الخصائص الكهرومغناطيسية للفيلم ويحسن أداء الأغشية الرقيقة البصرية.

6. يسمح الترسيب بمساعدة الأيونات بضبط دقيق ومستقل للمعلمات المتعلقة بالترسيب الذري وزرع الأيونات، ويسمح بالتوليد المتتالي لطبقات بسمك بضعة ميكرومترات ذات تركيب متسق عند طاقات قصف منخفضة، بحيث يمكن تنمية أغشية رقيقة مختلفة في درجة حرارة الغرفة، وتجنب الآثار الضارة على المواد أو الأجزاء الدقيقة التي قد تحدث بسبب معالجتها في درجات حرارة مرتفعة.

– نُشر هذا المقال بواسطةمصنع آلات الطلاء بالتفريغقوانغدونغ تشنهوا