Filmak metatzeko hutsean lurruntze-metodoaren ezaugarri nagusia metatze-tasa handia da. Sputtering-metodoaren ezaugarri nagusia eskuragarri dauden film-materialen aukera zabala eta film-geruzaren uniformetasun ona da, baina metatze-tasa baxua da. Ioi-estaldura bi prozesu horiek konbinatzen dituen metodo bat da.
Ioi estalduraren printzipioa eta filmaren eraketa baldintzak
Ioi-estalduraren funtzionamendu-printzipioa irudian ageri da. Hutsean dagoen ganbera 10-4 Pa-tik beherako presio batera ponpatzen da, eta ondoren gas geldoz (adibidez, argonez) betetzen da 0,1~1 Pa-ko presioraino. 5 kV-ko tentsio negatibo zuzena substratuari aplikatu ondoren, presio baxuko gas distiratsuaren deskarga-plasma-eremu bat ezartzen da substratuaren eta gurutzaren artean. Gas geldoen ioiak eremu elektrikoak azeleratzen ditu eta substratuaren gainazala bonbardatzen dute, horrela piezaren gainazala garbituz. Garbiketa-prozesu hau amaitutakoan, estaldura-prozesua gurutzean estali beharreko materialaren lurruntzearekin hasten da. Lurrundutako lurrun-partikulak plasma-eremuan sartzen dira eta disoziatutako ioi positibo geldoekin eta elektroiekin talka egiten dute, eta lurrun-partikula batzuk disoziatu eta pieza eta estaldura-gainazala bonbardatzen dituzte eremu elektrikoaren azeleraziopean. Ioi-plakatze prozesuan, ez dago deposizioa bakarrik, baita ioi positiboen ihinztadura ere substratuan, beraz, film mehea deposizio-efektua ihinztadura-efektua baino handiagoa denean bakarrik eratu daiteke.
Ioi estaldura prozesua, non substratua beti energia handiko ioiekin bonbardatzen den, oso garbia da eta abantaila ugari ditu sputtering eta lurruntze bidezko estaldurarekin alderatuta.
(1) Itsaspen sendoa, estaldura-geruza ez da erraz zuritzen.
(a) Ioi estaldura prozesuan, distira-deskargak sortutako energia handiko partikula ugari erabiltzen dira substratuaren gainazalean sputtering katodiko efektua sortzeko, substratuaren gainazalean adsorbatutako gasa eta olioa sputtering bidez eta garbituz, substratuaren gainazala arazteko, estaldura-prozesu osoa amaitu arte.
(b) Estalduraren hasierako fasean, sputtering-a eta deposizioa elkarrekin gertatzen dira, eta horrek osagaien trantsizio-geruza bat sor dezake filmaren oinarriaren interfazean edo filmaren materialaren eta oinarri-materialaren nahasketa bat, "pseudo-difusio geruza" izenekoa, eta horrek filmaren atxikimendu-errendimendua eraginkortasunez hobetu dezake.
(2) Bilgarritasun-propietate onak. Arrazoietako bat da estaldura-materialaren atomoak presio handipean ionizatuta daudela eta gas-molekulei hainbat aldiz talka egiten dietela substratura iristeko prozesuan, eta horrela estaldura-materialaren ioiak substratuan zehar sakabanatu daitezkeela. Gainera, estaldura-materialaren atomo ionizatuak substratuaren gainazalean metatzen dira eremu elektrikoaren eraginpean, beraz, substratu osoa film mehe batekin metatzen da, baina lurruntze-estaldurak ezin du efektu hori lortu.
(3) Estalduraren kalitate handia kondentsatuen ihinztadurari zor zaio, metatutako filma ioi positiboekin etengabe bonbardatzeak eragindakoa, eta horrek estaldura-geruzaren dentsitatea hobetzen du.
(4) Estaldura-material eta substratu ugari estali daitezke material metaliko edo ez-metalikoetan.
(5) Lurrun bidezko deposizio kimikoarekin (CVD) alderatuta, substratuaren tenperatura baxuagoa du, normalean 500 °C-tik beherakoa, baina bere atxikimendu-indarra lurrun bidezko deposizio kimikoko filmen parekoa da guztiz.
(6) Jalkitze-tasa handia, film-formazio azkarra eta filmen estaldura-lodiera hamarnaka nanometrotik mikrara artekoa izan daiteke.
Ioi-estalduraren desabantailak hauek dira: filmaren lodiera ezin da zehatz-mehatz kontrolatu; akatsen kontzentrazioa handia da estaldura fina behar denean; eta gasak sartuko dira gainazalean estalduraren zehar, eta horrek gainazalaren propietateak aldatuko ditu. Kasu batzuetan, barrunbeak eta nukleoak (1 nm baino gutxiagokoak) ere sortzen dira.
Deposizio-tasari dagokionez, ioi-estaldura lurruntze-metodoaren parekoa da. Filmaren kalitateari dagokionez, ioi-estalduraren bidez sortutako filmak sputtering bidez prestatutakoen antzekoak edo hobeak dira.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 8a