증착 코팅 과정에서 필름층의 핵 생성 및 성장은 다양한 이온 코팅 기술의 기본 원리입니다.
1. 핵형성
In진공 증착 코팅 기술증착 과정에서 박막 입자는 원자 형태로 증착원에서 증발된 후, 고진공 상태에서 공작물로 직접 이동하여 공작물 표면에서 핵 생성 및 성장을 통해 박막을 형성합니다. 진공 증착 시, 증착원에서 방출되는 박막 원자의 에너지는 약 0.2eV입니다. 박막 입자 간의 응집력이 박막 원자와 공작물 사이의 결합력보다 클 때, 섬 형태의 핵이 형성됩니다. 단일 박막 원자는 공작물 표면에 일정 시간 동안 머물면서 불규칙적인 운동, 확산, 이동 또는 다른 원자와의 충돌을 통해 원자 클러스터를 형성합니다. 원자 클러스터 내 원자 수가 특정 임계값에 도달하면 안정적인 핵이 형성되는데, 이를 균일한 형태의 핵이라고 합니다.
표면은 매끄럽지만, 수많은 결함과 단차를 포함하고 있어 가공물의 각 부분에서 방사성 원자에 대한 흡착력이 달라집니다. 결함이 있는 표면의 흡착 에너지가 정상 표면보다 크기 때문에 결함이 있는 표면이 활성 중심이 되어 우선적인 핵 생성, 즉 이종 핵 생성이 일어납니다. 응집력과 결합력이 같거나, 막 원자와 가공물 사이의 결합력이 막 원자 사이의 응집력보다 클 때 층상 구조가 형성됩니다. 이온 도금 기술에서는 대부분의 경우 섬 핵 구조가 형성됩니다.
2. 성장
필름의 중심부가 형성되면 입사하는 원자를 포획하면서 계속 성장합니다. 이러한 섬들은 성장하고 서로 결합하여 더 큰 반구형을 형성하며, 점차 가공물 표면 전체에 퍼지는 반구형 섬 층을 형성합니다.
박막층의 원자 에너지가 높으면 표면에서 충분히 확산되어 후속적으로 유입되는 원자 클러스터의 크기가 작을 경우 매끄럽고 연속적인 박막이 형성될 수 있습니다. 표면에서의 원자 확산이 약하고 증착된 클러스터의 크기가 크면 큰 반도형 핵으로 존재하게 됩니다. 섬 핵의 윗부분은 오목한 부분에 강한 차광 효과를 일으키는데, 이를 "그림자 효과"라고 합니다. 표면의 돌출부는 후속적으로 증착되는 원자를 포착하고 우선적으로 성장시키는 데 더 유리하여 표면의 오목도가 증가하고 충분한 크기의 원뿔형 또는 기둥형 결정이 형성됩니다. 원뿔형 결정 사이에는 관통하는 공극이 형성되어 표면 거칠기 값이 증가합니다. 고진공 상태에서는 미세한 조직을 얻을 수 있으며, 진공도가 낮아질수록 막의 미세 구조는 점점 더 두꺼워집니다.
게시 시간: 2023년 5월 24일