חוק הצמיחה של שכבת ציפוי אידוי ואקום

במהלך ציפוי אידוי, התגרענות וצמיחה של שכבת הסרט הן הבסיס לטכנולוגיות ציפוי יונים שונות.

1. נוקלאציה

Inטכנולוגיית ציפוי אידוי ואקוםלאחר שחלקיקי שכבת הסרט מתאדים ממקור האידוי בצורת אטומים, הם עפים ישירות לחומר העבודה בוואקום גבוה ויוצרים את שכבת הסרט על ידי התגרענות וצמיחה על פני החומר. במהלך אידוי בוואקום, האנרגיה של אטומי שכבת הסרט הבורחים ממקור האידוי היא כ-0.2eV. כאשר הלכידות בין חלקיקי שכבת הסרט גדולה מכוח הקישור בין אטומי שכבת הסרט לחומר העבודה, נוצר גרעין אי. אטום יחיד בשכבת הסרט נשאר על פני החומר למשך זמן מסוים ומבצע תנועה לא סדירה, דיפוזיה, נדידה או התנגשות עם אטומים אחרים ליצירת צבירים אטומיים. מספר האטומים בצביר האטומי מגיע לערך קריטי מסוים, ונוצר גרעין יציב, הנקרא גרעין הומוגני.

חלק, ומכיל פגמים ומדרגות רבות, הגורמים להבדל בכוח הספיחה של חלקים שונים של חומר העבודה לאטומים הרדיואקטיביים. אנרגיית הספיחה של פני השטח של הפגם גדולה מזו של פני השטח הרגילים, ולכן הוא הופך למרכז פעיל, מה שתורם להתגרענות מועדפת, הנקראת התגרענות הטרוגנית. כאשר כוח הקוהזיציה שווה לכוח הקישור, או שכוח הקישור בין אטומי הממברנה לחומר העבודה גדול מכוח הקוהזיציה בין אטומי הממברנה, נוצר מבנה למלר. בטכנולוגיית ציפוי יונים, נוצרת ליבת אי ברוב המקרים.

2. צמיחה

לאחר שנוצרת ליבת הסרט, היא ממשיכה לגדול על ידי לכידת האטומים הפוגעים. האיים גדלים ומתאחדים זה עם זה ליצירת חצאי כדור גדולים יותר, ויוצרים בהדרגה שכבת אי חצי כדורית המתפשטת על פני חומר העבודה.

כאשר האנרגיה האטומית של שכבת הסרט גבוהה, היא יכולה להתפזר מספיק על פני השטח ויכול להיווצר סרט חלק ורציף כאשר צבירים אטומיים נכנסים קטנים. אם דיפוזיה של האטומים על פני השטח חלשה וגודל הצבירים שהופקדו גדול, הם קיימים כגרעינים חצי אי גדולים. לחלק העליון של ליבת האי יש אפקט הצללה חזק על החלק הקעור, כלומר "אפקט הצל". הקרנת פני השטח תורמת יותר ללכידת אטומים שהופקדו לאחר מכן ולצמיחה מועדפת, וכתוצאה מכך גדלה מידת הקעירות על פני השטח ליצירת גבישים חרוטיים או עמודיים בגודל מספיק. נוצרים חללים חודרים בין הגבישים החרוטיים וערך חספוס פני השטח עולה. ניתן להשיג רקמה דקה בוואקום גבוה, עם ירידה במידת הוואקום, המיקרו-מבנה של הממברנה הופך עבה יותר ויותר.