Praecipua methodi evaporationis vacui ad pelliculas deponendas proprietas est alta celeritas depositionis. Praecipua methodi pulverisationis proprietas est lata varietas materiarum pellicularum praesto et bona uniformitas strati pellicularis, sed celeritas depositionis humilis est. Obductio ionica est methodus quae hos duos processus coniungit.
Principium obductionis ionicae et condiciones formationis pelliculae
Principium operationis obductionis ionum in imagine demonstratur. Camera vacui ad pressionem infra 10⁻⁴ Pa pumpatur, deinde gase inerti (e.g., argone) ad pressionem 0.1~1 Pa impletur. Postquam tensio negativa continua usque ad 5 kV substrato applicata est, zona plasmatis gasis luminis sub pressione humilis inter substratum et crispum constituitur. Iones gasis inertis campo electrico accelerantur et superficiem substrati bombardant, ita superficiem materiae obductae purgantes. Postquam haec purgatio completa est, processus obductionis incipit cum vaporizatione materiae in crispo obducendae. Particulae vaporis vaporatae zonam plasmatis intrant et cum ionibus inertibus positivis et electronibus dissociatis colliduntur, et quaedam particulae vaporis dissociantur et materiam obducendam et superficiem obductionis sub acceleratione campi electrici bombardant. In processu ionico depositionis, non solum depositio sed etiam pulverisatio ionum positivorum in substrato fit, ita pellicula tenuis formari potest tantum cum effectus depositionis maior est quam effectus pulverisationis.
Processus ionico obductionis, in quo substratum semper ionibus altae energiae bombardatur, est mundissimus et plura commoda habet comparatus cum obductione per sputtering et evaporationem.
(1) Fortis adhaesio, stratum obducens non facile detrahitur.
(a) In processu obductionis ionicae, magna copia particularum altae energiae, a dismissione luminis generatarum, adhibetur ad effectum cathodicum pulverisationis in superficie substrati producendum, pulverisatione et purgatione gasis et olei in superficie substrati adsorpti, ut superficies substrati purgetur donec totus processus obductionis perficiatur.
(b) In primo stadio obductionis, cathodius pulverizans et depositio simul inter se versantur, quae stratum transitionis partium in interfacie basis pelliculae formare possunt, vel mixturam materiae pelliculae et materiae basis, "stratum pseudodiffusionis" appellatam, quae efficaciter adhaesionem pelliculae augere potest.
(2) Bonae proprietates circumvolutionis. Una causa est quod atomi materiae obductivae sub alta pressione ionizantur et cum moleculis gasis pluries colliduntur dum substratum attingunt, ita ut iones materiae obductivae per substratum dispergi possint. Praeterea, atomi materiae obductivae ionizati in superficie substrati sub actione campi electrici deponuntur, ita totum substratum pellicula tenui deponitur, sed obductio evaporationis hunc effectum consequi non potest.
(3) Alta qualitas tegumenti debetur pulverisationi condensatorum, quae ex continua iactu pelliculae depositae ionibus positivis orta est, quae densitatem strati tegumenti auget.
(4) Ampla materiarum obductionis et substratorum selectio in materiis metallicis vel non metallicis obduci potest.
(5) Comparata cum depositione vaporis chemici (CVD), temperaturam substrati inferiorem habet, typice infra 500°C, sed vis adhaesionis eius plene comparabilis est cum pelliculis depositionis vaporis chemici.
(6) Alta depositionis celeritas, celeris pelliculae formatio, et crassitudo pellicularum a decem nanometris ad micrometra extendenda est.
Incommoda obductionis ionicae sunt haec: crassitudo pelliculae accurate regi non potest; magna est vitiorum frequentia cum obductio subtilis requiritur; et gases in superficiem intrabunt dum obducitur, quod proprietates superficiei mutabit. Interdum cavitates et nuclei (minus quam 1 nm) etiam formantur.
Quod ad celeritatem depositionis attinet, obductio ionica comparabilis est methodo evaporationis. Quod ad qualitatem pelliculae attinet, pelliculae obductione ionica productae prope sunt vel meliores quam illae quae per sputtering parantur.
Tempus publicationis: VIII Novembris MMXXII