वेगवेगळ्या डिस्चार्ज पद्धतींचा लेपांच्या सूक्ष्म संरचनेवर होणारा परिणाम

व्हॅक्यूम कोटिंग प्रक्रियेमध्ये, पातळ थरांचे सूक्ष्म-संरचना त्यांचे यांत्रिक गुणधर्म, ऑप्टिकल कार्यक्षमता आणि क्षरण प्रतिरोध निश्चित करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. सूक्ष्म-संरचनेवर प्रामुख्याने थराची घनता, कणांचा आकार, ताण स्थिती आणि पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा यांसारख्या घटकांचा प्रभाव पडतो. हे पॅरामीटर्स, पुढे, निक्षेपणादरम्यान वापरल्या जाणाऱ्या डिस्चार्ज मोडवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतात. पातळ थरांच्या निक्षेपणामध्ये सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे डिस्चार्ज मोड म्हणजे डायरेक्ट करंट (DC) डिस्चार्ज, रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF) डिस्चार्ज, मीडियम फ्रिक्वेन्सी (MF) डिस्चार्ज आणि पल्स्ड डीसी डिस्चार्ज. यापैकी प्रत्येक डिस्चार्ज मोड प्लाझ्माची वैशिष्ट्ये आणि ऊर्जा वितरणावर प्रभाव टाकतो, ज्यामुळे निक्षेपित थराच्या सूक्ष्म-संरचनेवर लक्षणीय परिणाम होतो. हा लेख विविध डिस्चार्ज मोड कणांची रचना, थराची एकसमानता, ताण स्थिती आणि थराची घनता यांवर कसा परिणाम करतात यावर चर्चा करतो.

दिष्ट प्रवाह (DC) डिस्चार्ज आणि त्याचा फिल्मच्या सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम

डीसी डिस्चार्ज हे सर्वात जास्त वापरल्या जाणाऱ्या स्पटरिंग तंत्रांपैकी एक आहे, विशेषतः धातूंच्या फिल्म्सच्या निक्षेपणासाठी. डीसी डिस्चार्जमध्ये टार्गेट आणि सबस्ट्रेट यांच्यामध्ये विद्युत क्षेत्र निर्माण केले जाते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन आणि आयन एकमेकांवर आदळतात आणि सबस्ट्रेटवर पदार्थ जमा होतो.

तांत्रिक वैशिष्ट्ये:

उच्च स्पटरिंग दर: धातूंच्या फिल्म्सच्या जलद निक्षेपणासाठी उपयुक्त.

कमी प्लाझ्मा घनता: यामुळे तुलनेने मोठ्या कणांच्या आकाराचे आणि अधिक खडबडीत संरचनेचे थर तयार होतात.

उच्च अवशिष्ट ताण: फिल्ममधील अंतर्गत ताण तुलनेने जास्त असू शकतो, ज्यामुळे आसंजन आणि फिल्मच्या टिकाऊपणावर परिणाम होऊ शकतो.

सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम:

कणांचा आकार: डीसी डिस्चार्जमुळे सामान्यतः मोठ्या कणांच्या आकाराचे थर तयार होतात.

फिल्मची घनता: फिल्म सामान्यतः कमी घनतेची असते, आणि त्यात सच्छिद्रता व पोकळ्या असण्याची शक्यता असते.

अंतर्गत ताण: फिल्ममध्ये अनेकदा जास्त अंतर्गत ताण दिसून येतो, ज्यामुळे काही विशिष्ट उपयोगांमध्ये स्तरांचे विलग होणे किंवा वाकणे यांसारख्या समस्या उद्भवू शकतात.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF) डिस्चार्ज आणि त्याचा फिल्मच्या सूक्ष्म संरचनेवर होणारा परिणाम

आरएफ डिस्चार्ज प्लाझ्मा निर्माण करण्यासाठी उच्च-वारंवारतेच्या प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्रांचा वापर करतो आणि सामान्यतः ऑक्साइड आणि नायट्राइड सारख्या विद्युतरोधक पदार्थांच्या स्पटरिंगसाठी वापरला जातो. अवाहक लक्ष्याच्या स्पटरिंगसाठी आरएफ डिस्चार्ज फायदेशीर आहे कारण तो लक्ष्यावर विद्युतभाराचा संचय टाळतो, ज्यामुळे स्थिर प्लाझ्मा निर्मिती सुनिश्चित होते.

तांत्रिक वैशिष्ट्ये:

प्लाझ्माची उच्च घनता: अधिक एकसमान लेप तयार होण्यास कारणीभूत ठरते.

अवाहक लक्ष्यांसाठी उपयुक्त: आरएफ डिस्चार्ज हे ऑक्साइड आणि नायट्राइड सारख्या विद्युतरोधक पदार्थांच्या स्पटरिंगसाठी आदर्श आहे.

कमी निक्षेपण दर: कमी स्पटरिंग पॉवरमुळे, आरएफ डिस्चार्जमध्ये सामान्यतः निक्षेपणाचा दर कमी असतो.

सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम:

कणांचा आकार: आरएफ डिस्चार्जमुळे लहान कणांच्या आकाराचे थर तयार होतात, ज्यामुळे थराची घनता आणि प्रकाशीय कार्यक्षमता वाढते.

ताण: प्लाझ्माच्या एकसमानतेमुळे ताणातील तफावत कमी होत असल्याने, फिल्ममध्ये सामान्यतः अंतर्गत ताण कमी असतो.

पृष्ठभागाची गुणवत्ता: या फिल्मचा पृष्ठभाग अधिक गुळगुळीत असतो, ज्यामुळे ती ऑप्टिकल कोटिंग्ज, डायलेक्ट्रिक फिल्म्स आणि फंक्शनल थिन फिल्म्ससाठी आदर्श ठरते.

मध्यम वारंवारता (MF) डिस्चार्ज आणि त्याचा फिल्मच्या सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम

एमएफ डिस्चार्ज १०-२०० किलोहर्ट्झच्या श्रेणीत कार्य करतो आणि सामान्यतः धातूंच्या लेपनात (मेटॅलिक कोटिंग्स) आणि रिॲक्टिव्ह स्पटरिंग प्रक्रियांमध्ये वापरला जातो. एमएफ डिस्चार्ज उच्च शक्तीच्या परिस्थितीत अधिक शक्तिशाली प्लाझ्मा निर्माण करतो आणि उच्च निक्षेपण दर (डिपॉझिशन रेट्स) देण्यास सक्षम असतो.

तांत्रिक वैशिष्ट्ये:

उच्च शक्ती घनता: यामुळे निक्षेपणाचा वेग वाढतो आणि अधिक तीव्र स्पटरिंग प्रभाव साधता येतात.

कमी आयनीकरण हानी: RF डिस्चार्जच्या तुलनेत, MF डिस्चार्जमुळे आयनीकरण हानी कमी होते, ज्यामुळे निक्षेपण कार्यक्षमता सुधारते.

उच्च निक्षेपण दर: एमएफ डिस्चार्ज औद्योगिक स्तरावरील उत्पादनात मोठ्या क्षेत्रावरील लेपनासाठी योग्य आहे.

सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम:

कणांचा आकार: फिल्ममध्ये सामान्यतः कणांचा आकार लहान असतो आणि घनता चांगली असते.

एकसमानता: एमएफ डिस्चार्जने जमा केलेल्या फिल्म्सची सूक्ष्म-संरचना सामान्यतः अधिक एकसमान असते.

ताण: उच्च पॉवर डेन्सिटीमुळे, एमएफ डिस्चार्ज फिल्म्समध्ये कमी अंतर्गत ताण दिसून येतो, ज्यामुळे पृष्ठभागाची गुणवत्ता चांगली राहते आणि डिपॉझिशनची कार्यक्षमता जास्त असते.

स्पंदित डीसी डिस्चार्ज आणि त्याचा फिल्मच्या सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम

पल्स्ड डीसी डिस्चार्ज हे एक तंत्र आहे ज्यामध्ये पल्स्ड पॉवर सप्लाय नियंत्रणाचा समावेश असतो आणि ते अनेकदा उच्च-ऊर्जा आयन बॉम्बार्डमेंट अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते. ही डिस्चार्ज पद्धत उच्च आयन घनता आणि अधिक कार्यक्षम स्पटरिंग प्रभाव मिळवण्यासाठी विशेषतः उपयुक्त आहे, तसेच ती उच्च डिपॉझिशन दर देखील प्रदान करते.

तांत्रिक वैशिष्ट्ये:

स्पंदित शक्ती: स्पंदांदरम्यानची उच्च शिखर शक्ती उच्च निक्षेपण दरांना सक्षम करते.

सुधारित आर्क दमन: पल्स्ड डीसी डिस्चार्ज आर्किंगचे परिणाम कमी करण्यास मदत करतो, जे विशेषतः उच्च-शक्तीच्या स्पटरिंगसाठी फायदेशीर आहे.

स्पटरिंग कार्यक्षमता: पल्स्ड डीसी डिस्चार्ज अधिक ऊर्जा-कार्यक्षम असून, तुलनेने कमी वीज वापरासह उच्च स्पटरिंग दर देतो.

सूक्ष्म संरचनेवरील परिणाम:

कणांचा आकार: पल्स्ड डीसी डिस्चार्जद्वारे तयार केलेल्या फिल्म्समध्ये सामान्यतः मध्यम आकाराचे कण असतात, ज्यामुळे फिल्मची घनता आणि एकसमानता संतुलित राहते.

फिल्मचे आसंजन: उच्च-ऊर्जा आयन बॉम्बार्डमेंटमुळे, या फिल्म्स सामान्यतः सबस्ट्रेटला घट्ट चिकटून राहतात.

झीज प्रतिरोध: निक्षेपण प्रक्रियेदरम्यान होणाऱ्या उच्च आयन बॉम्बार्डमेंटमुळे, पल्स्ड डीसी फिल्म्स अनेकदा उत्कृष्ट झीज प्रतिरोध दर्शवतात.

फिल्मच्या सूक्ष्म संरचनेवरील डिस्चार्ज पद्धतींची तुलना