تقنية طلاء الرش

1. مميزات طلاء الرش
بالمقارنة مع طلاء التبخر الفراغي التقليدي، فإن طلاء الرش له الميزات التالية:
(1) يمكن رش أي مادة، وخاصةً العناصر والمركبات ذات درجة الانصهار العالية وضغط البخار المنخفض. سواءً أكانت مادة صلبة، سواءً كانت معدنًا أو شبه موصل أو عازلًا أو مركبًا أو خليطًا، وسواءً كانت كتلة أو مادة حبيبية، يمكن استخدامها كمادة مستهدفة. ونظرًا لقلة التحلل والتجزئة عند رش المواد العازلة والسبائك، مثل الأكاسيد، يمكن استخدامها لتحضير أغشية رقيقة وسبائكية بمكونات موحدة مشابهة لمكونات المادة المستهدفة، وحتى أغشية فائقة التوصيل ذات تركيبات معقدة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام طريقة الرش التفاعلي لإنتاج أغشية من مركبات مختلفة تمامًا عن المادة المستهدفة، مثل الأكاسيد والنتريدات والكربيدات والسيليكات.
(2) التصاق جيد بين الغشاء المُرشَّح والركيزة. بما أن طاقة الذرات المُرشَّحة أعلى بمقدار 1-2 من حيث الحجم من طاقة الذرات المُبخَّرة، فإن تحويل طاقة الجسيمات عالية الطاقة المترسبة على الركيزة يُولِّد طاقة حرارية أعلى، مما يُعزِّز التصاق الذرات المُرشَّحة بالركيزة. سيتم حقن جزء من الذرات المُرشَّحة عالية الطاقة بدرجات متفاوتة، مُشكِّلاً ما يُسمى بطبقة الانتشار الزائف على الركيزة، حيث تختلط الذرات المُرشَّحة وذرات مادة الركيزة مع بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك، أثناء قصف الجسيمات المُرشَّحة، تُنظَّف الركيزة وتُنشَّط دائمًا في منطقة البلازما، مما يُزيل الذرات المترسبة ضعيفة الالتصاق، ويُنقِّي سطح الركيزة ويُنشِّطه. ونتيجةً لذلك، يتحسَّن التصاق طبقة الغشاء المُرشَّح بالركيزة بشكل كبير.
(3) كثافة عالية لطلاء الرش، وثقوب أقل، ونقاء أعلى لطبقة الفيلم لأنه لا يوجد تلوث في البوتقة، وهو أمر لا مفر منه في الترسيب البخاري الفراغي أثناء عملية طلاء الرش.
(4) سهولة التحكم والتكرار في سماكة الغشاء. بفضل التحكم في تيار التفريغ وتيار الهدف بشكل منفصل أثناء طلاء الرش، يمكن التحكم في سماكة الغشاء عن طريق التحكم في تيار الهدف، مما يُحسّن من إمكانية التحكم في سماكة الغشاء وإمكانية تكرار نتائج الرش المتكرر، ويُمكن طلاء الغشاء ذي السماكة المحددة مسبقًا بفعالية. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن الحصول على سماكة غشاء موحدة على مساحة كبيرة باستخدام طلاء الرش. مع ذلك، بالنسبة لتقنية طلاء الرش العامة (وخاصةً الرش ثنائي القطب)، فإن المعدات معقدة وتتطلب جهاز ضغط عالي؛ سرعة تكوين الغشاء عند ترسيب الرش منخفضة، ومعدل ترسيب التبخر الفراغي يتراوح بين 0.1 و5 نانومتر/دقيقة، بينما يتراوح معدل الرش بين 0.01 و0.5 نانومتر/دقيقة؛ كما أن ارتفاع درجة حرارة الركيزة مرتفع وعرضة للغازات الشوائب، وما إلى ذلك. ومع ذلك، وبفضل تطور تقنية رش الترددات الراديوية والرش المغناطيسي، تم تحقيق تقدم كبير في تحقيق ترسيب رش سريع وخفض درجة حرارة الركيزة. علاوة على ذلك، في السنوات الأخيرة، تم التحقيق في طرق طلاء الرش الجديدة - على أساس الرش المغناطيسي المستوي - لتقليل ضغط الهواء حتى الرش عند الضغط الصفري حيث يكون ضغط غاز السحب أثناء الرش صفرًا.