Haihdutuspinnoituksen aikana kalvokerroksen ydintyminen ja kasvu ovat erilaisten ionipinnoitustekniikoiden perusta.
1. Ydintyminen
IntyhjiöhöyrystyspinnoitustekniikkaKun kalvokerroksen hiukkaset on haihdutettu haihdutuslähteestä atomien muodossa, ne lentävät suoraan työkappaleeseen korkeatyhjiössä ja muodostavat kalvokerroksen ydintymisen ja kasvun avulla työkappaleen pinnalle. Tyhjiöhaihdutuksen aikana kalvokerroksen atomien energia, joka poistuu haihdutuslähteestä, on noin 0,2 eV. Kun kalvokerroksen hiukkasten välinen koheesio on suurempi kuin kalvokerroksen atomien ja työkappaleen välinen sidosvoima, ne muodostavat saarekkeen. Yksi kalvokerroksen atomi pysyy työkappaleen pinnalla tietyn ajan ja tekee epäsäännöllistä liikettä, diffuusiota, migraatiota tai törmää muiden atomien kanssa muodostaen atomiryppäitä. Atomiryppään atomien lukumäärä saavuttaa tietyn kriittisen arvon, jolloin muodostuu stabiili ydin, jota kutsutaan homogeenisen muotoiseksi ytimeksi.
sileä ja sisältää monia vikoja ja portaita, mikä aiheuttaa eroja työkappaleen eri osien adsorptiovoimassa radioaktiivisiin atomeihin. Vikapinnan adsorptioenergia on suurempi kuin normaalin pinnan, joten siitä tulee aktiivinen keskus, mikä edistää ensisijaista ydintymistä, jota kutsutaan heterogeeniseksi ydintymiseksi. Kun koheesiovoima on yhtä suuri kuin sitoutumisvoima tai kalvoatomien ja työkappaleen välinen sitoutumisvoima on suurempi kuin kalvoatomien välinen koheesiovoima, muodostuu lamellirakenne. Ionipinnoitustekniikassa muodostuu useimmissa tapauksissa saarekeydin.
2. Kasvu
Kun kalvon ydin on muodostunut, se jatkaa kasvuaan vangitsemalla siihen tulevia atomeja. Saarekkeista tulee suurempia puolipalloja, jotka vähitellen muodostavat puolipallon muotoisen saarikerroksen, joka leviää työkappaleen pinnalle.
Kun kalvokerroksen atomienergia on korkea, se voi diffundoitua riittävästi pinnalle ja muodostua sileä, jatkuva kalvo, kun seuraavat saapuvat atomiryppäät ovat pieniä. Jos atomien diffuusio pinnalla on heikkoa ja kerrostuneiden klusterien koko on suuri, ne esiintyvät suurina niemimaisina ytiminä. Saaren ytimen yläosassa on voimakas varjostusvaikutus koveraan osaan, eli "varjoefekti". Pinnan projektio edistää paremmin seuraavien kerrostuneiden atomien kiinnittymistä ja ensisijaista kasvua, mikä johtaa pinnan koveruuden lisääntymiseen ja riittävän kokoisten kartiomaisten tai pylväsmäisten kiteiden muodostumiseen. Kartiomaisten kiteiden väliin muodostuu tunkeutuvia tyhjiöitä ja pinnan karheusarvo kasvaa. Hienojakoista kudosta voidaan saada korkeassa tyhjiössä, ja tyhjiön asteen laskiessa kalvon mikrorakenne paksuuntuu.
Julkaisun aika: 24.5.2023