أثناء عملية الطلاء بالتبخير، تُعتبر عملية تكوين ونمو طبقة الفيلم أساسًا لتقنيات الطلاء الأيوني المختلفة.
1. التكوين النووي
Inتقنية طلاء التبخير الفراغيبعد تبخر جزيئات طبقة الفيلم من مصدر التبخير على شكل ذرات، تنتقل مباشرةً إلى قطعة العمل في فراغ عالٍ، مُشكّلةً طبقة الفيلم عبر التكوين والنمو على سطحها. خلال عملية التبخير الفراغي، تبلغ طاقة ذرات طبقة الفيلم المنبعثة من مصدر التبخير حوالي 0.2 إلكترون فولت. عندما تتجاوز قوة التماسك بين جزيئات طبقة الفيلم قوة الترابط بين ذرات طبقة الفيلم وسطح قطعة العمل، تتشكل نواة جزيرة. تبقى ذرة واحدة من طبقة الفيلم على سطح قطعة العمل لفترة من الزمن، تقوم خلالها بحركة غير منتظمة، أو انتشار، أو هجرة، أو تصادم مع ذرات أخرى لتشكيل تجمعات ذرية. عندما يصل عدد الذرات في التجمع الذري إلى قيمة حرجة معينة، تتشكل نواة مستقرة، تُسمى نواة متجانسة الشكل.
سطح أملس، ولكنه يحتوي على العديد من العيوب والنتوءات، مما يؤدي إلى اختلاف قوة امتزاز الذرات المشعة بين أجزاء مختلفة من قطعة العمل. طاقة امتزاز سطح العيب أكبر من طاقة امتزاز السطح السليم، فيصبح مركزًا نشطًا، مما يُسهّل عملية التبلور التفضيلي، أو ما يُسمى بالتبلور غير المتجانس. عندما تتساوى قوة التماسك مع قوة الربط، أو عندما تكون قوة الربط بين ذرات الغشاء وقطعة العمل أكبر من قوة التماسك بين ذرات الغشاء نفسها، تتشكل بنية صفائحية. في تقنية الترسيب الأيوني، تتشكل نواة جزيرية في معظم الحالات.
2. النمو
بمجرد تشكل لب الفيلم، فإنه يستمر في النمو عن طريق احتجاز الذرات الساقطة. تنمو الجزر وتتحد مع بعضها البعض لتشكيل أنصاف كرات أكبر، وتشكل تدريجياً طبقة جزر نصف كروية تنتشر على سطح قطعة العمل.
عندما تكون الطاقة الذرية لطبقة الفيلم عالية، يمكنها الانتشار بشكل كافٍ على السطح، ويتشكل غشاء متصل أملس عندما تكون التجمعات الذرية الواردة لاحقًا صغيرة. أما إذا كان انتشار الذرات على السطح ضعيفًا وكان حجم التجمعات المترسبة كبيرًا، فإنها تتواجد على شكل نوى شبه جزرية كبيرة. ويُحدث الجزء العلوي من نواة الجزيرة تأثير تظليل قوي على الجزء المقعر، وهو ما يُعرف بـ "تأثير الظل". ويُساعد بروز السطح على التقاط الذرات المترسبة لاحقًا ونموها التفضيلي، مما يؤدي إلى زيادة درجة التقعر على السطح لتشكيل بلورات مخروطية أو عمودية ذات حجم كافٍ. وتتشكل فراغات متغلغلة بين البلورات المخروطية، وتزداد قيمة خشونة السطح. ويمكن الحصول على نسيج دقيق عند مستوى فراغ عالٍ، ومع انخفاض درجة الفراغ، يصبح التركيب المجهري للغشاء أكثر سمكًا.
تاريخ النشر: 24 مايو 2023