Пленкаларды тұндыру үшін вакуумды булану әдісінің басты ерекшелігі - жоғары тұндыру жылдамдығы. Шашырату әдісінің басты ерекшелігі - қолжетімді пленка материалдарының кең ауқымы және пленка қабатының жақсы біркелкілігі, бірақ тұндыру жылдамдығы төмен. Иондық жабын - бұл екі процесті біріктіретін әдіс.
Иондық жабын принципі және қабықша түзілу шарттары
Иондық жабынның жұмыс принципі суретте көрсетілген. Вакуумдық камера 10-4 Па-дан төмен қысымға дейін айдалады, содан кейін 0,1 ~ 1 Па қысымға дейін инертті газбен (мысалы, аргонмен) толтырылады. Негізге 5 кВ дейінгі теріс тұрақты ток кернеуі берілгеннен кейін, негіз бен тигель арасында төмен қысымды газ жарқылының разряд плазмалық аймағы құрылады. Инертті газ иондары электр өрісімен үдетіліп, негіздің бетін бомбалайды, осылайша дайындаманың бетін тазартады. Бұл тазалау процесі аяқталғаннан кейін, жабу процесі тигельде жабылатын материалды буланудан басталады. Буланған бу бөлшектері плазма аймағына еніп, диссоциацияланған инертті оң иондармен және электрондармен соқтығысады, ал кейбір бу бөлшектері диссоциацияланып, электр өрісінің үдеуімен дайындаманы және жабын бетін бомбалайды. Иондық қаптау процесінде тек тұндыру ғана емес, сонымен қатар субстратта оң иондардың шашыранды болуы да жүреді, сондықтан жұқа қабықша тек тұндыру әсері шашыранды әсерінен үлкен болған кезде ғана түзілуі мүмкін.
Иондық жабынмен жабу процесінде негіз әрқашан жоғары энергиялы иондармен бомбаланады, бұл өте таза және шашырату және булану жабынымен салыстырғанда бірқатар артықшылықтарға ие.
(1) Мықты адгезия, жабын қабаты оңай қабыршақтанбайды.
(a) Иондық жабу процесінде жарқыл разряды арқылы пайда болатын көптеген жоғары энергиялы бөлшектер негіз бетіне катодтық тозаңдату әсерін тудыру үшін пайдаланылады, бұл бүкіл жабу процесі аяқталғанға дейін негіз бетін тазарту үшін негіз бетіне адсорбцияланған газ бен майды тозаңдатып, тазалайды.
(b) Қаптаудың алғашқы кезеңінде шашыраңқылық пен тұндыру қатар жүреді, бұл пленка негізінің шекарасында компоненттердің өтпелі қабатын немесе пленка материалы мен негізгі материалдың қоспасын түзуі мүмкін, ол «жалған диффузиялық қабат» деп аталады, бұл пленканың адгезия өнімділігін тиімді түрде жақсарта алады.
(2) Жақсы орау қасиеттері. Бір себебі, жабын материалының атомдары жоғары қысыммен иондалады және субстратқа жету процесінде газ молекулаларымен бірнеше рет соқтығысады, сондықтан жабын материалының иондары субстраттың айналасына шашырауы мүмкін. Сонымен қатар, иондалған жабын материалының атомдары электр өрісінің әсерінен субстраттың бетіне шөгеді, сондықтан бүкіл субстрат жұқа қабықпен шөгеді, бірақ булану жабыны бұл әсерге қол жеткізе алмайды.
(3) Жабынның жоғары сапасы тұндырылған пленканы оң иондармен үнемі бомбалаудан туындаған конденсаттардың шашырауына байланысты, бұл жабын қабатының тығыздығын жақсартады.
(4) Металл немесе металл емес материалдарға жабын материалдары мен негіздердің кең таңдауын жағуға болады.
(5) Химиялық бумен тұндырумен (ХБТ) салыстырғанда, оның субстрат температурасы төмен, әдетте 500°C-тан төмен, бірақ оның адгезия беріктігі химиялық бумен тұндыру қабықшаларымен толық салыстыруға болады.
(6) Жоғары тұндыру жылдамдығы, жылдам қабықша түзілуі және ондаған нанометрден микронға дейінгі қабықшалардың қалыңдығын жабуы мүмкін.
Иондық жабынның кемшіліктері: қабықшаның қалыңдығын дәл бақылау мүмкін емес; жұқа жабын қажет болған кезде ақаулардың концентрациясы жоғары болады; және жабын кезінде газдар бетіне енеді, бұл беттің қасиеттерін өзгертеді. Кейбір жағдайларда қуыстар мен ядролар (1 нм-ден аз) да пайда болады.
Тұндыру жылдамдығына келетін болсақ, иондық жабын булану әдісімен салыстыруға болады. Пленка сапасына келетін болсақ, иондық жабынмен алынған пленкалар тозаңдату арқылы дайындалған пленкаларға жақын немесе одан да жақсы.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 8 қараша