Bei der Aufdampfung bilden die Keimbildung und das Wachstum der Filmschicht die Grundlage verschiedener Ionenbeschichtungstechnologien
1.Keimbildung
InVakuum-AufdampfbeschichtungstechnologieNachdem die Filmschichtpartikel in Form von Atomen von der Verdampfungsquelle verdampft wurden, fliegen sie im Hochvakuum direkt zum Werkstück und bilden durch Keimbildung und Wachstum die Filmschicht auf der Oberfläche des Werkstücks. Während der Vakuumverdampfung beträgt die Energie der aus der Verdampfungsquelle entweichenden Filmschichtatome etwa 0,2 eV. Wenn der Zusammenhalt zwischen den Partikeln der Filmschicht größer ist als die Bindungskraft zwischen den Atomen der Filmschicht und dem Werkstück, bildet sich ein Inselkern. Ein einzelnes Filmschichtatom verbleibt für eine gewisse Zeit auf der Oberfläche des Werkstücks und führt unregelmäßige Bewegungen, Diffusion, Migration oder Kollisionen mit anderen Atomen aus, um Atomcluster zu bilden. Erreicht die Anzahl der Atome im Atomcluster einen bestimmten kritischen Wert, bildet sich ein stabiler Kern, ein sogenannter homogen geformter Kern.
Die Struktur ist glatt und weist viele Defekte und Stufen auf, die die Adsorptionskraft verschiedener Teile des Werkstücks gegenüber radioaktiven Atomen unterschiedlich beeinflussen. Die Adsorptionsenergie der Defektoberfläche ist größer als die der normalen Oberfläche, sodass sie zum aktiven Zentrum wird und eine bevorzugte Nukleation, die sogenannte heterogene Nukleation, begünstigt. Wenn die Kohäsionskraft gleich der Bindungskraft ist oder die Bindungskraft zwischen den Membranatomen und dem Werkstück größer ist als die Kohäsionskraft zwischen den Membranatomen, bildet sich eine lamellare Struktur. Bei der Ionenplattierungstechnologie bildet sich meist ein Inselkern.
2. Wachstum
Sobald der Kern des Films gebildet ist, wächst er weiter, indem er die einfallenden Atome einfängt. Die Inseln wachsen und verbinden sich miteinander zu größeren Halbkugeln, wodurch allmählich eine halbkugelförmige Inselschicht entsteht, die sich über die Oberfläche des Werkstücks ausbreitet.
Bei hoher Atomenergie der Filmschicht kann diese ausreichend an der Oberfläche diffundieren, und es kann sich ein glatter, durchgehender Film bilden, wenn die nachfolgend eintretenden Atomcluster klein sind. Ist die Diffusion der Atome an der Oberfläche schwach und die abgelagerten Cluster groß, liegen diese als große Halbinselkerne vor. Die Spitze des Inselkerns übt einen starken Schatteneffekt auf den konkaven Teil aus (Schatteneffekt). Die Projektion der Oberfläche begünstigt das Einfangen nachfolgend abgelagerter Atome und ein bevorzugtes Wachstum, wodurch die Oberfläche zunehmend konkav wird und kegel- oder säulenförmige Kristalle ausreichender Größe entstehen. Zwischen den kegelförmigen Kristallen bilden sich durchgehende Hohlräume, und die Oberflächenrauheit nimmt zu. Bei Hochvakuum kann feines Gewebe gewonnen werden. Mit abnehmendem Vakuum wird die Mikrostruktur der Membran immer dicker.
Veröffentlichungszeit: 24. Mai 2023