Ефекти на различни начини на празнење врз микроструктурата на премазите

Во процесот на вакуумско обложување, микроструктурата на тенки филмови игра клучна улога во одредувањето на нивните механички својства, оптички перформанси и отпорност на корозија. Микроструктурата е првенствено под влијание на фактори како што се густината на филмот, големината на зрната, состојбата на напрегање и грубоста на површината. Овие параметри, пак, во голема мера се регулирани од режимот на празнење што се користи за време на депозицијата. Најчесто користените режими на празнење при депозиција на тенки филмови се празнење со еднонасочна струја (DC), празнење со радиофреквенција (RF), празнење со средна фреквенција (MF) и пулсирано DC празнење. Секој од овие режими на празнење влијае на карактеристиките на плазмата и распределбата на енергијата, што значително влијае на микроструктурата на депонираниот филм. Оваа статија дискутира за тоа како различните режими на празнење влијаат на морфологијата на зрната, униформноста на филмот, состојбата на напрегање и густината на филмот.

Празнење со еднонасочна струја (DC) и нејзино влијание врз микроструктурата на филмот

Еднонасочното празнење е една од најчесто користените техники на распрскување, особено при таложење на метални филмови. Еднонасочното празнење функционира така што создава електрично поле помеѓу целта и подлогата, предизвикувајќи судир на електрони и јони и таложење на материјал на подлогата.

Технички карактеристики:

Висока брзина на распрскување: Погодно за брзо таложење на метални филмови.

Ниска густина на плазмата: Резултатот е филмови со релативно големи зрна и погруба структура.

Висок преостанат стрес: Внатрешниот стрес во филмот може да биде релативно висок, што може да влијае на адхезијата и трајноста на филмот.

Ефекти врз микроструктурата:

Големина на зрно: Празнењето на еднонасочна струја обично резултира со филмови со поголеми големини на зрно.

Густина на филмот: Филмот е обично помалку густ, со потенцијална порозност и празнини.

Внатрешен стрес: Филмот често покажува поголем внатрешен стрес, што може да доведе до проблеми како што се деламинација или искривување во одредени апликации.

Радиофреквентно (RF) празнење и неговото влијание врз микроструктурата на филмот

RF празнењето користи високофреквентни наизменични електрични полиња за генерирање плазма и најчесто се користи за распрскување на изолациски материјали како што се оксиди и нитриди. RF празнењето е предност за неспроводливо распрскување на целта бидејќи избегнува акумулација на полнеж на целта, обезбедувајќи стабилно генерирање на плазма.

Технички карактеристики:

Повисока густина на плазмата: Доведува до порамномерни премази.

Погодно за непроводливи цели: RF празнењето е идеално за распрскување на изолациски материјали како што се оксиди и нитриди.

Пониска брзина на таложење: Поради помалата моќ на распрскување, RF празнењето обично резултира со побавни стапки на таложење.

Ефекти врз микроструктурата:

Големина на зрно: RF празнењето произведува филмови со помали големини на зрно, што ја подобрува густината на филмот и оптичките перформанси.

Напрегање: Филмот обично има помал внатрешен напрегање, бидејќи униформноста на плазмата ги намалува варијациите на напрегањето.

Квалитет на површината: Филмот има тенденција да има помазна површина, што го прави идеален за оптички премази, диелектрични филмови и функционални тенки филмови.

Празнење со средна фреквенција (MF) и неговото влијание врз микроструктурата на филмот

MF празнењето работи во опсег од 10–200 kHz и најчесто се користи во метални премази и процеси на реактивно распрскување. MF празнењето генерира посилна плазма под услови на поголема моќност и е способно да испорача повисоки стапки на таложење.

Технички карактеристики:

Повисока густина на моќност: Овозможува побрзи стапки на таложење и посилни ефекти на распрскување.

Помали јонизациски загуби: Во споредба со RF празнењето, MF празнењето резултира со помалку јонизациски загуби, подобрувајќи ја ефикасноста на таложење.

Висока стапка на таложење: MF празнењето е погодно за премази со голема површина во индустриско производство.

Ефекти врз микроструктурата:

Големина на зрно: Филмот обично покажува помали големини на зрно и подобра густина.

Униформност: Филмовите нанесени со MF празнење генерално имаат поуниформна микроструктура.

Напрегање: Поради поголемата густина на моќност, филмовите со MF празнење покажуваат помал внатрешен напрегање, што придонесува за подобар квалитет на површината и висока ефикасност на таложење.

Пулсирано еднонасочно празнење и неговото влијание врз микроструктурата на филмот

Пулсирано еднонасочно празнење е техника што вклучува пулсирана контрола на напојувањето, често се користи во апликации за бомбардирање со јони со висока енергија. Овој режим на празнење е особено корисен за постигнување поголема густина на јони и поефикасни ефекти на распрскување, а воедно обезбедува и повисока стапка на таложење.

Технички карактеристики:

Пулсирана моќност: Високата врвна моќност за време на импулсите овозможува високи стапки на таложење.

Подобрено потиснување на лакот: Пулсираното празнење на еднонасочна струја помага да се намалат ефектите на искрење, што е особено корисно за распрскување со голема моќност.

Ефикасност на распрскување: Пулсираното DC празнење е енергетски поефикасно, нудејќи високи стапки на распрскување со релативно ниска потрошувачка на енергија.

Ефекти врз микроструктурата:

Големина на зрно: Филмовите произведени со пулсирано еднонасочно празнење генерално имаат средна големина на зрно, балансирајќи ја густината и униформноста на филмот.

Адхезија на филмот: Филмовите обично покажуваат силна адхезија на подлогата, благодарение на бомбардирањето со јони со висока енергија.

Отпорност на абење: Пулсирачките DC филмови често покажуваат супериорна отпорност на абење поради високото јонско бомбардирање за време на таложењето.

Споредба на режимите на празнење на микроструктурата на филмот