Уплыў розных рэжымаў разраду на мікраструктуру пакрыццяў

У працэсе вакуумнага пакрыцця мікраструктура тонкіх плёнак адыгрывае вырашальную ролю ў вызначэнні іх механічных уласцівасцей, аптычных характарыстык і каразійнай устойлівасці. На мікраструктуру ў першую чаргу ўплываюць такія фактары, як шчыльнасць плёнкі, памер зерня, напружаны стан і шурпатасць паверхні. Гэтыя параметры, у сваю чаргу, у значнай ступені вызначаюцца рэжымам разраду, які выкарыстоўваецца падчас нанясення тонкіх плёнак. Найбольш распаўсюджанымі рэжымамі разраду пры нанясенні тонкіх плёнак з'яўляюцца разрад пастаяннага току (DC), радыёчастотны (RF) разрад, разрад сярэдняй частаты (MF) і імпульсны разрад пастаяннага току. Кожны з гэтых рэжымаў разраду ўплывае на характарыстыкі плазмы і размеркаванне энергіі, што істотна ўплывае на мікраструктуру напыленай плёнкі. У гэтым артыкуле абмяркоўваецца, як розныя рэжымы разраду ўплываюць на марфалогію зерня, аднастайнасць плёнкі, напружаны стан і шчыльнасць плёнкі.

Разрад пастаяннага току (DC) і яго ўплыў на мікраструктуру плёнкі

Разрад пастаяннага току — адзін з найбольш шырока выкарыстоўваных метадаў распылення, асабліва пры нанясенні металічных плёнак. Разрад пастаяннага току працуе шляхам стварэння электрычнага поля паміж мішэнню і падкладкай, у выніку чаго электроны і іоны сутыкаюцца і асядаюць матэрыял на падкладцы.

Тэхнічныя характарыстыкі:

Высокая хуткасць распылення: падыходзіць для хуткага нанясення металічных плёнак.

Нізкая шчыльнасць плазмы: прыводзіць да ўтварэння плёнак з адносна вялікімі памерамі зерняў і больш шурпатай структурай.

Высокае рэшткавае напружанне: унутранае напружанне ў плёнцы можа быць адносна высокім, што можа паўплываць на адгезію і трываласць плёнкі.

Уплыў на мікраструктуру:

Памер зерня: разрад пастаяннага току звычайна прыводзіць да ўтварэння плёнак з большым памерам зерня.

Шчыльнасць плёнкі: Плёнка звычайна менш шчыльная, з патэнцыйнай сітаватасцю і пустэчамі.

Унутранае напружанне: Плёнка часта мае больш высокае ўнутранае напружанне, што можа прывесці да такіх праблем, як расслаенне або дэфармацыя ў пэўных выпадках прымянення.

Радыёчастотны (РЧ) разрад і яго ўплыў на мікраструктуру плёнкі

У радыёчастотным разрадзе выкарыстоўваюцца высокачастотныя пераменныя электрычныя палі для стварэння плазмы, і ён звычайна ўжываецца для распылення ізаляцыйных матэрыялаў, такіх як аксіды і нітрыды. Радыёчастотны разрад з'яўляецца выгадным для распылення неправодзячых мішэняў, паколькі ён дазваляе пазбегнуць назапашвання зарада на мішэні, забяспечваючы стабільную генерацыю плазмы.

Тэхнічныя характарыстыкі:

Больш высокая шчыльнасць плазмы: прыводзіць да больш аднастайных пакрыццяў.

Падыходзіць для неправодзячых мішэняў: радыёчастотны разрад ідэальна падыходзіць для распылення ізаляцыйных матэрыялаў, такіх як аксіды і нітрыды.

Ніжняя хуткасць нанясення: з-за меншай магутнасці распылення радыёчастотны разрад звычайна прыводзіць да зніжэння хуткасці нанясення.

Уплыў на мікраструктуру:

Памер зерня: радыёчастотны разрад стварае плёнкі з меншым памерам зерня, што паляпшае шчыльнасць плёнкі і аптычныя характарыстыкі.

Напружанне: Плёнка звычайна мае меншае ўнутранае напружанне, бо аднастайнасць плазмы памяншае змяненне напружання.

Якасць паверхні: плёнка, як правіла, мае больш гладкую паверхню, што робіць яе ідэальнай для аптычных пакрыццяў, дыэлектрычных плёнак і функцыянальных тонкіх плёнак.

Сярэднечастотны (СЧ) разрад і яго ўплыў на мікраструктуру плёнкі

СЧ-разрад працуе ў дыяпазоне 10–200 кГц і звычайна выкарыстоўваецца ў металічных пакрыццях і працэсах рэактыўнага распылення. СЧ-разрад генеруе больш моцную плазму пры больш высокай магутнасці і здольны забяспечваць больш высокія хуткасці нанясення.

Тэхнічныя характарыстыкі:

Больш высокая шчыльнасць магутнасці: дазваляе дасягнуць больш высокай хуткасці нанясення і больш моцнага распылення.

Меншыя страты на іянізацыю: у параўнанні з радыёчастотным разрадам, міжчастотны разрад прыводзіць да меншых страт на іянізацыю, што паляпшае эфектыўнасць нанясення.

Высокая хуткасць нанясення пакрыццяў: MF-разрад падыходзіць для пакрыццяў вялікай плошчы ў прамысловай вытворчасці.

Уплыў на мікраструктуру:

Памер зерня: Плёнка звычайна мае меншы памер зерня і лепшую шчыльнасць.

Аднастайнасць: Плёнкі, нанесеныя з дапамогай MF-разраду, звычайна маюць больш аднастайную мікраструктуру.

Напружанне: Дзякуючы больш высокай шчыльнасці магутнасці, плёнкі MF-разраду дэманструюць меншае ўнутранае напружанне, што спрыяе лепшай якасці паверхні і высокай эфектыўнасці нанясення.

Імпульсны разрад пастаяннага току і яго ўплыў на мікраструктуру плёнкі

Імпульсны разрад пастаяннага току — гэта метад, які ўключае імпульснае кіраванне крыніцай харчавання, часта выкарыстоўваецца ў прымяненнях бамбардзіроўкі высокаэнергетычнымі іонамі. Гэты рэжым разраду асабліва карысны для дасягнення больш высокай шчыльнасці іонаў і больш эфектыўнага распылення, а таксама забяспечвае больш высокую хуткасць нанясення.

Тэхнічныя характарыстыкі:

Імпульсная магутнасць: высокая пікавая магутнасць падчас імпульсаў забяспечвае высокую хуткасць нанясення пакрыцця.

Палепшанае падаўленне дугі: імпульсны разрад пастаяннага току дапамагае паменшыць эфект дугі, што асабліва карысна для магутнага распылення.

Эфектыўнасць распылення: імпульсны разрад пастаяннага току больш энергаэфектыўны, забяспечваючы высокую хуткасць распылення пры адносна нізкім спажыванні энергіі.

Уплыў на мікраструктуру:

Памер зерня: Плёнкі, атрыманыя імпульсным разрадам пастаяннага току, звычайна маюць сярэдні памер зерня, збалансаваную шчыльнасць і аднастайнасць плёнкі.

Адгезія плёнкі: плёнкі звычайна маюць моцную адгезію да падкладкі дзякуючы бамбардзіроўцы высокаэнергетычнымі іонамі.

Зносаўстойлівасць: імпульсныя плёнкі пастаяннага току часта дэманструюць найвышэйшую зносаўстойлівасць дзякуючы высокай іоннай бамбардзіроўцы падчас нанясення.

Параўнанне рэжымаў разраду на мікраструктуры плёнкі