La característica principal del mètode d'evaporació al buit per dipositar pel·lícules és l'alta taxa de deposició. La característica principal del mètode de pulverització catòdica és l'àmplia gamma de materials de pel·lícula disponibles i la bona uniformitat de la capa de pel·lícula, però la taxa de deposició és baixa. El recobriment iònic és un mètode que combina aquests dos processos.
Principi de recobriment iònic i condicions de formació de pel·lícules
El principi de funcionament del recobriment iònic es mostra a la imatge. La cambra de buit es bomba a una pressió inferior a 10-4 Pa i després s'omple amb gas inert (per exemple, argó) a una pressió de 0,1~1 Pa. Després d'aplicar un voltatge de corrent continu negatiu de fins a 5 kV al substrat, s'estableix una zona de plasma de descàrrega luminescent de gas a baixa pressió entre el substrat i el gresol. Els ions de gas inert són accelerats pel camp elèctric i bombardegen la superfície del substrat, netejant així la superfície de la peça. Un cop finalitzat aquest procés de neteja, el procés de recobriment comença amb la vaporització del material que s'ha de recobrir al gresol. Les partícules de vapor vaporitzades entren a la zona de plasma i xoquen amb els ions positius inerts dissociats i els electrons, i algunes de les partícules de vapor es dissocien i bombardegen la peça i la superfície del recobriment sota l'acceleració del camp elèctric. En el procés de revestiment iònic, no només hi ha deposició sinó també polvorització d'ions positius sobre el substrat, de manera que la pel·lícula fina només es pot formar quan l'efecte de deposició és més gran que l'efecte de polvorització.
El procés de recobriment iònic, en què el substrat sempre es bombardeja amb ions d'alta energia, és molt net i té diversos avantatges en comparació amb el recobriment per pulverització catòdica i evaporació.
(1) Forta adherència, la capa de recobriment no es desprèn fàcilment.
(a) En el procés de recobriment iònic, s'utilitza un gran nombre de partícules d'alta energia generades per la descàrrega luminescent per produir un efecte de polvorització catòdica a la superfície del substrat, polvoritzant i netejant el gas i l'oli adsorbits a la superfície del substrat per purificar la superfície del substrat fins que es completi tot el procés de recobriment.
(b) En la fase inicial del recobriment, la polvorització i la deposició coexisteixen, cosa que pot formar una capa de transició de components a la interfície de la base de la pel·lícula o una barreja del material de la pel·lícula i el material base, anomenada "capa de pseudodifusió", que pot millorar eficaçment el rendiment d'adhesió de la pel·lícula.
(2) Bones propietats envoltants. Una de les raons és que els àtoms del material de recobriment s'ionitzen a alta pressió i xoquen amb molècules de gas diverses vegades durant el procés d'arribar al substrat, de manera que els ions del material de recobriment es poden dispersar pel substrat. A més, els àtoms del material de recobriment ionitzats es dipositen a la superfície del substrat sota l'acció del camp elèctric, de manera que tot el substrat es diposita amb una pel·lícula fina, però el recobriment per evaporació no pot aconseguir aquest efecte.
(3) L'alta qualitat del recobriment es deu a la polvorització de condensats causada pel bombardeig constant de la pel·lícula dipositada amb ions positius, cosa que millora la densitat de la capa de recobriment.
(4) Es pot recobrir una àmplia selecció de materials i substrats de recobriment sobre materials metàl·lics o no metàl·lics.
(5) En comparació amb la deposició química de vapor (CVD), té una temperatura del substrat més baixa, normalment inferior a 500 °C, però la seva força d'adhesió és totalment comparable a les pel·lícules de deposició química de vapor.
(6) Alta taxa de deposició, formació ràpida de pel·lícules i gruix de recobriment de pel·lícules des de desenes de nanòmetres fins a micres.
Els desavantatges del recobriment iònic són: el gruix de la pel·lícula no es pot controlar amb precisió; la concentració de defectes és alta quan es requereix un recobriment fi; i els gasos entraran a la superfície durant el recobriment, cosa que canviarà les propietats de la superfície. En alguns casos, també es formen cavitats i nuclis (menys d'1 nm).
Pel que fa a la velocitat de deposició, el recobriment iònic és comparable al mètode d'evaporació. Pel que fa a la qualitat de la pel·lícula, les pel·lícules produïdes per recobriment iònic són properes o millors que les preparades per pulverització catòdica.
Data de publicació: 08 de novembre de 2022