PVD-пакрыцці: тэрмічнае выпарэнне і распыленне

PVD (фізічнае асаджэнне з паравой фазы) — гэта шырока выкарыстоўваная тэхніка стварэння тонкіх плёнак і паверхневых пакрыццяў. Сярод распаўсюджаных метадаў тэрмічнае выпарэнне і распыленне з'яўляюцца двума важнымі PVD-працэсамі. Вось падрабязнае апісанне кожнага з іх:

1. Цеплавое выпарэнне

• Прынцып:Матэрыял награваецца ў вакуумнай камеры да выпарэння або сублімацыі. Затым выпараны матэрыял кандэнсуецца на падкладцы, утвараючы тонкую плёнку.
• Працэс:
• Зыходны матэрыял (метал, кераміка і г.д.) награваецца, звычайна з дапамогай рэзістыўнага нагрэву, электроннага прамяня або лазера.
• Як толькі матэрыял дасягае кропкі выпарэння, атамы або малекулы пакідаюць крыніцу і праходзяць праз вакуум да падкладкі.
• Выпараныя атамы кандэнсуюцца на паверхні падкладкі, утвараючы тонкі пласт.
• Прымяненне:
• Звычайна выкарыстоўваецца для нанясення металаў, паўправаднікоў і ізалятараў.
• Сфера прымянення ўключае аптычныя пакрыцці, дэкаратыўную аздабленне і мікраэлектроніку.
• Перавагі:
• Высокія хуткасці адкладання.
• Просты і эканамічна эфектыўны для пэўных матэрыялаў.
• Можа вырабляць вельмі чыстыя плёнкі.
• Недахопы:
• Абмежавана матэрыяламі з нізкай тэмпературай плаўлення або высокім ціскам пары.
• Слабае пакрыццё прыступак на складаных паверхнях.
• Меншы кантроль над складам плёнкі для сплаваў.

2. Распыленне

• Прынцып: Іоны з плазмы паскараюцца да матэрыялу мішэні, што прыводзіць да выкіду (распылення) атамаў з мішэні, якія затым асядаюць на падкладцы.
• Працэс:
• Мішэнь (метал, сплаў і г.д.) змяшчаецца ў камеру, і ўводзіцца газ (звычайна аргон).
• Для стварэння плазмы падаецца высокае напружанне, якое іянізуе газ.
• Станоўча зараджаныя іёны з плазмы паскараюцца да адмоўна зараджанай мішэні, фізічна выбіваючы атамы з паверхні.
• Затым гэтыя атамы асядаюць на падкладцы, утвараючы тонкую плёнку.
• Прымяненне:
• Шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці паўправаднікоў, пакрыцці шкла і стварэнні зносаўстойлівых пакрыццяў.
• Ідэальна падыходзіць для стварэння сплаваў, керамікі або складаных тонкіх плёнак.
• Перавагі:
• Можа наносіць шырокі спектр матэрыялаў, у тым ліку металы, сплавы і аксіды.
• Выдатная аднастайнасць плёнкі і ступеньчатае пакрыццё, нават на складаных формах.
• Дакладны кантроль таўшчыні і складу плёнкі.
• Недахопы:
• Павольнейшая хуткасць адкладання ў параўнанні з тэрмічным выпарэннем.
• Даражэй з-за складанасці абсталявання і патрэбы ў большай колькасці энергіі.

Асноўныя адрозненні:

• Крыніца адкладаў:
• Тэрмічнае выпарэнне выкарыстоўвае цяпло для выпарэння матэрыялу, у той час як распыленне выкарыстоўвае іённую бамбардзіроўку для фізічнага выбіцця атамаў.
• Патрабуемая энергія:
• Тэрмічнае выпарэнне звычайна патрабуе менш энергіі, чым распыленне, бо яно абапіраецца на награванне, а не на генерацыю плазмы.
• Матэрыялы:
• Распыленне можна выкарыстоўваць для нанясення больш шырокага спектру матэрыялаў, у тым ліку тых, якія маюць высокую тэмпературу плаўлення і якія цяжка выпараць.
• Якасць плёнкі:
• Распыленне звычайна забяспечвае лепшы кантроль над таўшчынёй плёнкі, аднастайнасцю і складам.