A principal característica do método de evaporación ao baleiro para depositar películas é a alta taxa de deposición. A principal característica do método de pulverización catódica é a ampla gama de materiais de película dispoñibles e a boa uniformidade da capa de película, pero a taxa de deposición é baixa. O revestimento iónico é un método que combina estes dous procesos.
Principio de revestimento iónico e condicións de formación de películas
O principio de funcionamento do revestimento iónico móstrase na imaxe. A cámara de baleiro bombéase a unha presión inferior a 10⁻⁴ Pa e, a continuación, énchese con gas inerte (por exemplo, argon) a unha presión de 0,1~1 Pa. Despois de aplicar unha tensión CC negativa de ata 5 kV ao substrato, establécese unha zona de plasma de descarga luminosa de gas a baixa presión entre o substrato e o crisol. Os ións de gas inerte son acelerados polo campo eléctrico e bombardean a superficie do substrato, limpando así a superficie da peza. Unha vez completado este proceso de limpeza, o proceso de revestimento comeza coa vaporización do material que se vai revestir no crisol. As partículas de vapor vaporizadas entran na zona de plasma e chocan cos ións positivos inertes disociados e os electróns, e algunhas das partículas de vapor disócianse e bombardean a peza e a superficie do revestimento baixo a aceleración do campo eléctrico. No proceso de chapado iónico, non só hai deposición senón tamén pulverización catódica de ións positivos no substrato, polo que a película delgada só se pode formar cando o efecto de deposición é maior que o efecto de pulverización catódica.
O proceso de revestimento iónico, no que o substrato sempre se bombardea con ións de alta enerxía, é moi limpo e ten unha serie de vantaxes en comparación co revestimento por pulverización catódica e evaporación.
(1) Forte adhesión, a capa de revestimento non se desprende facilmente.
(a) No proceso de revestimento iónico, utilízase un gran número de partículas de alta enerxía xeradas pola descarga luminosa para producir un efecto de pulverización catódica na superficie do substrato, pulverizando e limpando o gas e o aceite adsorbidos na superficie do substrato para purificar a superficie do substrato ata que se complete todo o proceso de revestimento.
(b) Na fase inicial do revestimento, a pulverización catódica e a deposición coexisten, o que pode formar unha capa de transición de compoñentes na interface da base da película ou unha mestura do material da película e o material base, chamada "capa de pseudodifusión", que pode mellorar eficazmente o rendemento de adhesión da película.
(2) Boas propiedades envolventes. Unha das razóns é que os átomos do material de revestimento se ionizan a alta presión e chocan coas moléculas de gas varias veces durante o proceso de chegar ao substrato, de xeito que os ións do material de revestimento poden dispersarse polo substrato. Ademais, os átomos do material de revestimento ionizado deposítanse na superficie do substrato baixo a acción dun campo eléctrico, polo que todo o substrato se deposita cunha película fina, pero o revestimento por evaporación non pode conseguir este efecto.
(3) A alta calidade do revestimento débese á pulverización catódica de condensados causada polo bombardeo constante da película depositada con ións positivos, o que mellora a densidade da capa de revestimento.
(4) Pódese revestir unha ampla selección de materiais e substratos de revestimento sobre materiais metálicos ou non metálicos.
(5) En comparación coa deposición química de vapor (CVD), ten unha temperatura do substrato máis baixa, normalmente por debaixo dos 500 °C, pero a súa forza de adhesión é totalmente comparable ás películas de deposición química de vapor.
(6) Alta taxa de deposición, formación rápida da película e espesor de revestimento das películas que pode ir de decenas de nanómetros a micras.
As desvantaxes do revestimento iónico son: o grosor da película non se pode controlar con precisión; a concentración de defectos é alta cando se require un revestimento fino; e os gases entran na superficie durante o revestimento, o que cambia as propiedades da superficie. Nalgúns casos, tamén se forman cavidades e núcleos (menos de 1 nm).
En canto á velocidade de deposición, o revestimento iónico é comparable ao método de evaporación. En canto á calidade da película, as películas producidas por revestimento iónico son semellantes ou mellores que as preparadas por pulverización catódica.
Data de publicación: 08 de novembro de 2022