La característica principal del método de evaporación al vacío para depositar películas es la alta tasa de deposición.La característica principal del método de pulverización catódica es la amplia gama de materiales de película disponibles y la buena uniformidad de la capa de película, pero la tasa de deposición es baja.El recubrimiento iónico es un método que combina estos dos procesos.
Principio de recubrimiento iónico y condiciones de formación de película.
El principio de funcionamiento del recubrimiento iónico se muestra en la imagen.La cámara de vacío se bombea a una presión inferior a 10-4 Pa y luego se llena con gas inerte (p. ej., argón) a una presión de 0,1~1 Pa. Después de aplicar al sustrato un voltaje de CC negativo de hasta 5 kV, se Se establece una zona de plasma de descarga luminiscente de gas a baja presión entre el sustrato y el crisol.Los iones de gas inerte son acelerados por el campo eléctrico y bombardean la superficie del sustrato, limpiando así la superficie de la pieza de trabajo.Una vez finalizado este proceso de limpieza, comienza el proceso de recubrimiento con la vaporización del material a recubrir en el crisol.Las partículas de vapor vaporizado ingresan a la zona de plasma y chocan con los iones y electrones positivos inertes disociados, y algunas de las partículas de vapor se disocian y bombardean la pieza de trabajo y la superficie del recubrimiento bajo la aceleración del campo eléctrico.En el proceso de recubrimiento iónico, no solo hay deposición sino también pulverización de iones positivos sobre el sustrato, por lo que la película delgada se puede formar solo cuando el efecto de la deposición es mayor que el efecto de pulverización.
El proceso de recubrimiento iónico, en el que el sustrato siempre se bombardea con iones de alta energía, es muy limpio y tiene una serie de ventajas en comparación con el recubrimiento por pulverización catódica y por evaporación.
(1) Fuerte adherencia, la capa de recubrimiento no se despega fácilmente.
(a) En el proceso de recubrimiento iónico, se utiliza una gran cantidad de partículas de alta energía generadas por la descarga luminiscente para producir un efecto de pulverización catódica en la superficie del sustrato, pulverizando y limpiando el gas y el aceite adsorbidos en la superficie del sustrato. sustrato para purificar la superficie del sustrato hasta que se complete todo el proceso de recubrimiento.
(b) En la etapa temprana del recubrimiento, coexisten la pulverización catódica y la deposición, que pueden formar una capa de transición de componentes en la interfaz de la base de la película o una mezcla del material de la película y el material base, denominada "capa de pseudodifusión". que puede mejorar efectivamente el rendimiento de adhesión de la película.
(2) Buenas propiedades envolventes.Una razón es que los átomos del material de recubrimiento se ionizan a alta presión y chocan con las moléculas de gas varias veces durante el proceso de llegar al sustrato, de modo que los iones del material de recubrimiento pueden dispersarse por el sustrato.Además, los átomos del material de recubrimiento ionizado se depositan en la superficie del sustrato bajo la acción del campo eléctrico, por lo que todo el sustrato se deposita con una película delgada, pero el recubrimiento por evaporación no puede lograr este efecto.
(3) La alta calidad del recubrimiento se debe a la pulverización de condensados causada por el bombardeo constante de la película depositada con iones positivos, lo que mejora la densidad de la capa de recubrimiento.
(4) Se puede recubrir una amplia selección de materiales de revestimiento y sustratos sobre materiales metálicos o no metálicos.
(5) En comparación con la deposición de vapor químico (CVD), tiene una temperatura de sustrato más baja, generalmente por debajo de los 500 °C, pero su fuerza de adhesión es totalmente comparable a las películas de deposición de vapor químico.
(6) Alta tasa de deposición, formación de película rápida y podría cubrir el espesor de las películas desde decenas de nanómetros hasta micras.
Las desventajas del recubrimiento iónico son: el grosor de la película no se puede controlar con precisión;la concentración de defectos es alta cuando se requiere un recubrimiento fino;y los gases entrarán en la superficie durante el recubrimiento, lo que cambiará las propiedades de la superficie.En algunos casos también se forman cavidades y núcleos (menos de 1 nm).
En cuanto a la tasa de deposición, el recubrimiento de iones es comparable al método de evaporación.En cuanto a la calidad de la película, las películas producidas por recubrimiento iónico son cercanas o mejores que las preparadas por pulverización catódica.
Hora de publicación: Nov-08-2022