Технологија на јонско обложување

Главната карактеристика на методот со вакуумско испарување за нанесување филмови е високата брзина на нанесување. Главната карактеристика на методот со распрскување е широкиот спектар на достапни филмски материјали и добрата униформност на филмскиот слој, но брзината на нанесување е ниска. Јонското обложување е метод што ги комбинира овие два процеса.

Принцип на јонско обложување и услови за формирање на филм
Принципот на работа на јонската облога е прикажан на слика. Вакуумската комора се пумпа до притисок под 10-4 Pa, а потоа се полни со инертен гас (на пр. аргон) до притисок од 0,1~1 Pa. Откако на подлогата ќе се примени негативен еднонасочен напон до 5 kV, помеѓу подлогата и садот се воспоставува плазма зона со гасен сјај со низок притисок. Јоните на инертниот гас се забрзуваат од електричното поле и ја бомбардираат површината на подлогата, со што се чисти површината на обработениот дел. Откако ќе заврши овој процес на чистење, процесот на обложување започнува со испарување на материјалот што треба да се обложи во садот. Испарените честички од пареа влегуваат во плазма зоната и се судираат со дисоцираните инертни позитивни јони и електрони, а некои од честичките од пареа се дисоцираат и го бомбардираат обработениот дел и површината на обложувањето под забрзување на електричното поле. Во процесот на јонско обложување, не се случува само таложење, туку и распрскување на позитивни јони на подлогата, така што тенкиот филм може да се формира само кога ефектот на таложење е поголем од ефектот на распрскување.

Процесот на јонско обложување, во кој подлогата секогаш е бомбардирана со јони со висока енергија, е многу чист и има голем број предности во споредба со распрскувачкото и испарувачкото обложување.

(1) Силна адхезија, слојот за обложување не се лупи лесно.
(а) Во процесот на јонско обложување, голем број честички со висока енергија генерирани од сјајното празнење се користат за да се произведе катоден ефект на распрскување на површината на подлогата, распрскувајќи и чистејќи го гасот и маслото адсорбирани на површината на подлогата за да се прочисти површината на подлогата сè додека не се заврши целиот процес на обложување.
(б) Во раната фаза на премачкување, распрскување и таложење коегзистираат, што може да формира преоден слој од компоненти на интерфејсот на основата на филмот или мешавина од материјалот на филмот и основниот материјал, наречена „псевдодифузионен слој“, што може ефикасно да ги подобри перформансите на адхезија на филмот.
(2) Добри својства на обвиткување. Една од причините е тоа што атомите на материјалот за обложување се јонизираат под висок притисок и се судираат со молекулите на гас неколку пати за време на процесот на достигнување до подлогата, така што јоните на материјалот за обложување можат да се распрснат околу подлогата. Покрај тоа, јонизираните атоми на материјалот за обложување се таложат на површината на подлогата под дејство на електрично поле, така што целата подлога се таложи со тенок филм, но облогата со испарување не може да го постигне овој ефект.
(3) Високиот квалитет на облогата се должи на распрснувањето на кондензатите предизвикано од постојаното бомбардирање на наталожениот филм со позитивни јони, што ја подобрува густината на слојот за обложување.
(4) Широк избор на материјали за премачкување и подлоги може да се обложи на метални или неметални материјали.
(5) Во споредба со хемиското таложење со пареа (CVD), има пониска температура на подлогата, обично под 500°C, но неговата јачина на адхезија е целосно споредлива со филмовите за хемиско таложење со пареа.
(6) Висока стапка на таложење, брзо формирање на филм и дебелина на облогата на филмовите може да биде од десетици нанометри до микрони.

Недостатоците на јонската обвивка се: дебелината на филмот не може прецизно да се контролира; концентрацијата на дефекти е висока кога е потребно фино обвивка; и гасови ќе влезат во површината за време на обвивката, што ќе ги промени својствата на површината. Во некои случаи, се формираат и шуплини и јадра (помали од 1 nm).

Што се однесува до брзината на таложење, јонското обложување е споредливо со методот на испарување. Што се однесува до квалитетот на филмот, филмовите произведени со јонско обложување се блиски или подобри од оние подготвени со распрскување.