आयन कोटिंग प्रौद्योगिकी

फिल्म निक्षेपण के लिए निर्वात वाष्पीकरण विधि की मुख्य विशेषता उच्च निक्षेपण दर है। स्पटरिंग विधि की मुख्य विशेषता उपलब्ध फिल्म सामग्रियों की विस्तृत श्रृंखला और फिल्म परत की अच्छी एकरूपता है, लेकिन निक्षेपण दर कम है। आयन कोटिंग इन दोनों प्रक्रियाओं का संयोजन है।

आयन कोटिंग का सिद्धांत और फिल्म निर्माण की शर्तें
आयन कोटिंग का कार्य सिद्धांत चित्र में दर्शाया गया है। वैक्यूम चैम्बर को 10⁻⁴ Pa से कम दाब तक पंप किया जाता है, और फिर उसमें 0.1 से 1 Pa तक अक्रिय गैस (जैसे आर्गन) भरी जाती है। सब्सट्रेट पर 5 kV तक का ऋणात्मक DC वोल्टेज लगाने के बाद, सब्सट्रेट और क्रूसिबल के बीच एक कम दाब वाला गैस ग्लो डिस्चार्ज प्लाज्मा क्षेत्र स्थापित हो जाता है। विद्युत क्षेत्र द्वारा अक्रिय गैस के आयन त्वरित होकर सब्सट्रेट की सतह पर टकराते हैं, जिससे वर्कपीस की सतह साफ हो जाती है। इस सफाई प्रक्रिया के पूरा होने के बाद, क्रूसिबल में लेपित की जाने वाली सामग्री के वाष्पीकरण के साथ कोटिंग प्रक्रिया शुरू होती है। वाष्पीकृत वाष्प कण प्लाज्मा क्षेत्र में प्रवेश करते हैं और विघटित अक्रिय धनात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, और कुछ वाष्प कण विघटित होकर विद्युत क्षेत्र के त्वरण के तहत वर्कपीस और कोटिंग सतह पर टकराते हैं। आयन प्लेटिंग प्रक्रिया में, सब्सट्रेट पर न केवल धनात्मक आयनों का निक्षेपण होता है, बल्कि उनका स्पटरिंग भी होता है, इसलिए पतली फिल्म का निर्माण तभी हो सकता है जब निक्षेपण प्रभाव स्पटरिंग प्रभाव से अधिक हो।

आयन कोटिंग प्रक्रिया, जिसमें सब्सट्रेट पर हमेशा उच्च-ऊर्जा वाले आयनों की बमबारी की जाती है, बहुत स्वच्छ है और स्पटरिंग और वाष्पीकरण कोटिंग की तुलना में इसके कई फायदे हैं।

(1) मजबूत आसंजन, कोटिंग परत आसानी से नहीं निकलती।
(ए) आयन कोटिंग प्रक्रिया में, ग्लो डिस्चार्ज द्वारा उत्पन्न बड़ी संख्या में उच्च-ऊर्जा कणों का उपयोग सब्सट्रेट की सतह पर कैथोडिक स्पटरिंग प्रभाव उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिससे सब्सट्रेट की सतह पर अवशोषित गैस और तेल को स्पटरिंग और साफ किया जाता है और सब्सट्रेट की सतह को तब तक शुद्ध किया जाता है जब तक कि पूरी कोटिंग प्रक्रिया पूरी नहीं हो जाती।
(ख) कोटिंग के प्रारंभिक चरण में, स्पटरिंग और जमाव एक साथ मौजूद होते हैं, जो फिल्म बेस या फिल्म सामग्री और बेस सामग्री के मिश्रण के इंटरफ़ेस पर घटकों की एक संक्रमण परत बना सकते हैं, जिसे "छद्म-प्रसार परत" कहा जाता है, जो फिल्म के आसंजन प्रदर्शन को प्रभावी ढंग से सुधार सकता है।
(2) बेहतर आवरण गुण। इसका एक कारण यह है कि कोटिंग सामग्री के परमाणु उच्च दबाव में आयनित हो जाते हैं और सब्सट्रेट तक पहुँचने की प्रक्रिया के दौरान गैस के अणुओं से कई बार टकराते हैं, जिससे कोटिंग सामग्री के आयन सब्सट्रेट पर बिखर जाते हैं। इसके अतिरिक्त, विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत आयनित कोटिंग सामग्री के परमाणु सब्सट्रेट की सतह पर जमा हो जाते हैं, जिससे पूरे सब्सट्रेट पर एक पतली परत चढ़ जाती है, लेकिन वाष्पीकरण कोटिंग से यह प्रभाव प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
(3) कोटिंग की उच्च गुणवत्ता धनात्मक आयनों के साथ जमा फिल्म की निरंतर बमबारी के कारण संघनन के स्पटरिंग के कारण होती है, जो कोटिंग परत के घनत्व में सुधार करती है।
(4) धातु या अधात्विक पदार्थों पर कोटिंग सामग्री और सब्सट्रेट की एक विस्तृत श्रृंखला को लेपित किया जा सकता है।
(5) रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) की तुलना में, इसमें सब्सट्रेट का तापमान कम होता है, आमतौर पर 500 डिग्री सेल्सियस से नीचे, लेकिन इसकी आसंजन शक्ति रासायनिक वाष्प जमाव फिल्मों के साथ पूरी तरह से तुलनीय है।
(6) उच्च जमाव दर, तेज़ फिल्म निर्माण, और दसियों नैनोमीटर से माइक्रोन तक फिल्मों की कोटिंग मोटाई हो सकती है।

आयन कोटिंग की कमियां ये हैं: फिल्म की मोटाई को सटीक रूप से नियंत्रित नहीं किया जा सकता; बारीक कोटिंग की आवश्यकता होने पर दोषों की सांद्रता अधिक होती है; और कोटिंग के दौरान गैसें सतह में प्रवेश कर जाती हैं, जिससे सतह के गुण बदल जाते हैं। कुछ मामलों में, गुहाएं और नाभिक (1 एनएम से कम) भी बन जाते हैं।

जमाव दर के मामले में, आयन कोटिंग विधि वाष्पीकरण विधि के तुलनीय है। फिल्म की गुणवत्ता के मामले में, आयन कोटिंग द्वारा निर्मित फिल्में स्पटरिंग द्वारा तैयार की गई फिल्मों के लगभग बराबर या उनसे बेहतर होती हैं।