Durante il processo di rivestimento per evaporazione, la nucleazione e la crescita dello strato di film sono alla base di diverse tecnologie di rivestimento ionico.
1. Nucleazione
Intecnologia di rivestimento per evaporazione sottovuotoDopo che le particelle dello strato di film vengono evaporate dalla sorgente di evaporazione sotto forma di atomi, volano direttamente sul pezzo in lavorazione in alto vuoto e formano lo strato di film per nucleazione e crescita sulla superficie del pezzo. Durante l'evaporazione sotto vuoto, l'energia degli atomi dello strato di film che sfuggono dalla sorgente di evaporazione è di circa 0,2 eV. Quando la coesione tra le particelle dello strato di film è maggiore della forza di legame tra gli atomi dello strato di film e il pezzo in lavorazione, si forma un nucleo isolante. Un singolo atomo dello strato di film rimane sulla superficie del pezzo in lavorazione per un certo periodo di tempo compiendo movimenti irregolari, diffusione, migrazione o collisioni con altri atomi per formare cluster atomici. Il numero di atomi nel cluster atomico raggiunge un certo valore critico, si forma un nucleo stabile, detto nucleo di forma omogenea.
La superficie è liscia e presenta numerosi difetti e gradini, che causano una differenza nella forza di adsorbimento degli atomi radioattivi nelle diverse parti del pezzo. L'energia di adsorbimento della superficie del difetto è maggiore di quella della superficie normale, quindi diventa un centro attivo, favorendo la nucleazione preferenziale, detta nucleazione eterogenea. Quando la forza di coesione è uguale alla forza di legame, o quando la forza di legame tra gli atomi della membrana e il pezzo è maggiore della forza di coesione tra gli atomi della membrana, si forma una struttura lamellare. Nella tecnologia di placcatura ionica, nella maggior parte dei casi si forma un nucleo a isola.
2. Crescita
Una volta formato il nucleo del film, questo continua a crescere intrappolando gli atomi incidenti. Le isole crescono e si uniscono tra loro per formare emisferi più grandi, dando gradualmente origine a uno strato di isole emisferiche che si estende sulla superficie del pezzo.
Quando l'energia atomica dello strato di film è elevata, può diffondersi sufficientemente sulla superficie e si può formare un film continuo e liscio quando i successivi cluster atomici in arrivo sono piccoli. Se la diffusione degli atomi sulla superficie è debole e la dimensione dei cluster depositati è grande, questi esistono come grandi nuclei peninsulari. La parte superiore del nucleo dell'isola ha un forte effetto di ombreggiatura sulla parte concava, ovvero l'"effetto ombra". La sporgenza della superficie è più favorevole alla cattura degli atomi depositati successivamente e alla crescita preferenziale, con conseguente aumento del grado di concavità sulla superficie per formare cristalli conici o colonnari di dimensioni sufficienti. Tra i cristalli conici si formano vuoti penetranti e il valore della rugosità superficiale aumenta. È possibile ottenere un tessuto fine in alto vuoto; con la diminuzione del grado di vuoto, la microstruttura della membrana diventa sempre più spessa.
Data di pubblicazione: 24 maggio 2023