Fitur utama metode penguapan vakum untuk pelapisan film adalah laju pelapisan yang tinggi. Fitur utama metode sputtering adalah beragamnya bahan film yang tersedia dan keseragaman lapisan film yang baik, tetapi laju pelapisan rendah. Pelapisan ion adalah metode yang menggabungkan kedua proses ini.
Prinsip pelapisan ion dan kondisi pembentukan film
Prinsip kerja pelapisan ion ditunjukkan pada Gambar. Ruang vakum dipompa ke tekanan di bawah 10-4 Pa, dan kemudian diisi dengan gas inert (misalnya argon) hingga tekanan 0,1~1 Pa. Setelah tegangan DC negatif hingga 5 kV diterapkan ke substrat, zona plasma pelepasan pijar gas bertekanan rendah terbentuk antara substrat dan wadah. Ion gas inert dipercepat oleh medan listrik dan membombardir permukaan substrat, sehingga membersihkan permukaan benda kerja. Setelah proses pembersihan ini selesai, proses pelapisan dimulai dengan penguapan bahan yang akan dilapisi dalam wadah. Partikel uap yang menguap memasuki zona plasma dan bertabrakan dengan ion positif dan elektron inert yang terdisosiasi, dan beberapa partikel uap terdisosiasi dan membombardir benda kerja dan permukaan pelapis di bawah percepatan medan listrik. Dalam proses pelapisan ion, tidak hanya terjadi pengendapan tetapi juga sputtering ion positif pada substrat, sehingga lapisan tipis hanya dapat terbentuk jika efek pengendapan lebih besar daripada efek sputtering.
Proses pelapisan ion, di mana substrat selalu dibombardir dengan ion berenergi tinggi, sangat bersih dan memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan dengan pelapisan sputtering dan penguapan.
(1) Daya rekat kuat, lapisan pelapis tidak mudah terkelupas.
(a) Dalam proses pelapisan ion, sejumlah besar partikel berenergi tinggi yang dihasilkan oleh pelepasan cahaya digunakan untuk menghasilkan efek sputtering katoda pada permukaan substrat, sputtering dan pembersihan gas dan minyak yang teradsorpsi pada permukaan substrat untuk memurnikan permukaan substrat hingga seluruh proses pelapisan selesai.
(b)Pada tahap awal pelapisan, sputtering dan deposisi hidup berdampingan, yang dapat membentuk lapisan transisi komponen pada antarmuka dasar film atau campuran bahan film dan bahan dasar, yang disebut “lapisan difusi semu”, yang secara efektif dapat meningkatkan kinerja adhesi film.
(2) Properti pembungkus yang baik. Salah satu alasannya adalah atom bahan pelapis terionisasi di bawah tekanan tinggi dan bertabrakan dengan molekul gas beberapa kali selama proses mencapai substrat, sehingga ion bahan pelapis dapat tersebar di sekitar substrat. Selain itu, atom bahan pelapis terionisasi diendapkan pada permukaan substrat di bawah aksi medan listrik, sehingga seluruh substrat diendapkan dengan lapisan tipis, tetapi lapisan penguapan tidak dapat mencapai efek ini.
(3) Kualitas pelapisan yang tinggi disebabkan oleh penyemprotan kondensat yang disebabkan oleh pemboman konstan film yang diendapkan dengan ion positif, yang meningkatkan kepadatan lapisan pelapis.
(4)Berbagai pilihan bahan pelapis dan substrat dapat dilapisi pada bahan metalik atau non-logam.
(5)Dibandingkan dengan deposisi uap kimia (CVD), ia memiliki suhu substrat yang lebih rendah, biasanya di bawah 500 °C, tetapi kekuatan adhesinya sepenuhnya sebanding dengan film deposisi uap kimia.
(6)Laju deposisi tinggi, pembentukan film cepat, dan dapat melapisi ketebalan film dari puluhan nanometer hingga mikron.
Kerugian dari pelapisan ion adalah: ketebalan lapisan tidak dapat dikontrol secara tepat; konsentrasi cacat tinggi saat pelapisan halus diperlukan; dan gas akan memasuki permukaan selama pelapisan, yang akan mengubah sifat permukaan. Dalam beberapa kasus, rongga dan inti (kurang dari 1 nm) juga terbentuk.
Mengenai laju pengendapan, pelapisan ion sebanding dengan metode penguapan. Mengenai kualitas film, film yang dihasilkan oleh pelapisan ion mendekati atau lebih baik daripada film yang dibuat dengan sputtering.
Waktu posting: 08-Nov-2022