تقنية الترسيب بشعاع الأيونات

① تتميز تقنية الترسيب بمساعدة شعاع الأيونات بقوة الالتصاق بين الغشاء والركيزة، مما يجعل طبقة الغشاء شديدة التماسك. وقد أظهرت 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 الإجهاد الواقع على الغشاء.

٢- يمكن للترسيب بمساعدة شعاع الأيونات تحسين الخواص الميكانيكية للطبقة الرقيقة، وإطالة عمرها الافتراضي، وهو مناسب جدًا لتحضير الأكاسيد والكربيدات ونيتريد البورون المكعب وبوريد التيتانيوم والطلاءات الشبيهة بالماس. على سبيل المثال، في الفولاذ المقاوم للحرارة 1Crl8Ni9Ti، لا يقتصر استخدام تقنية الترسيب بمساعدة شعاع الأيونات لترسيب طبقة رقيقة من نيتريد السيليكون (SiN) بسمك 200 نانومتر على منع ظهور شقوق الإجهاد على سطح المادة فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من معدل انتشار شقوق الإجهاد، مما يساهم في إطالة عمرها الافتراضي.

٣- 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 ١١.٥ كيلو إلكترون فولت، وُجد أن ضبط درجة حرارة الركيزة، وطاقة أيونات القصف، ونسبة وصول الأيونات إلى الذرات، وغيرها من المعايير، يُمكن أن يحول الإجهاد من إجهاد شد إلى إجهاد ضغط، كما أن البنية البلورية للطبقة الرقيقة ستتغير أيضًا. عند نسبة معينة من 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. ونظرًا لكثافة طبقة الغشاء المترسبة بهذه الطريقة، فإن تحسين بنية سطح الغشاء أو تكوين حالة غير متبلورة نتيجة اختفاء حدود الحبيبات بين الجزيئات يُسهم في تعزيز مقاومة المادة للتآكل والأكسدة.

تعزيز مقاومة المادة للتآكل ومقاومة التأثير المؤكسد لدرجات الحرارة العالية.

(5) يمكن للترسيب بمساعدة حزمة الأيونات تغيير الخصائص الكهرومغناطيسية للطبقة الرقيقة وتحسين أدائها. (6) يسمح الترسيب بمساعدة الأيونات بنمو طبقات رقيقة متنوعة في درجات حرارة منخفضة، ويتجنب الآثار السلبية على المواد أو الأجزاء الدقيقة التي قد تنتج عن المعالجة في درجات حرارة عالية، حيث يمكن ضبط المعايير المتعلقة بالترسيب الذري وزرع الأيونات بدقة وبشكل مستقل، كما يمكن إنتاج طبقات بسمك بضعة ميكرومترات ذات تركيب متجانس بشكل مستمر عند طاقات قصف منخفضة.