Ciri utama kaedah penyejatan vakum untuk memendapkan filem ialah kadar pemendapan yang tinggi. Ciri utama kaedah percikan ialah pelbagai jenis bahan filem yang tersedia dan keseragaman lapisan filem yang baik, tetapi kadar pemendapan adalah rendah. Salutan ion ialah kaedah yang menggabungkan kedua-dua proses ini.
Prinsip salutan ion dan keadaan pembentukan filem
Prinsip kerja salutan ion ditunjukkan dalam Gambar. Ruang vakum dipam ke tekanan di bawah 10-4 Pa, dan kemudian diisi dengan gas lengai (contohnya argon) ke tekanan 0.1~1 Pa. Selepas voltan DC negatif sehingga 5 kV dikenakan pada substrat, zon plasma pelepasan cahaya gas tekanan rendah dibentuk di antara substrat dan mangkuk pijar. Ion gas lengai dipercepatkan oleh medan elektrik dan membedil permukaan substrat, sekali gus membersihkan permukaan bahan kerja. Selepas proses pembersihan ini selesai, proses salutan bermula dengan pengewapan bahan yang hendak disalut dalam mangkuk pijar. Zarah wap yang diuap memasuki zon plasma dan berlanggar dengan ion dan elektron positif lengai yang terpisah, dan sebahagian daripada zarah wap terpisah dan membedil bahan kerja dan permukaan salutan di bawah pecutan medan elektrik. Dalam proses penyaduran ion, bukan sahaja terdapat pemendapan tetapi juga percikan ion positif pada substrat, jadi filem nipis hanya boleh dibentuk apabila kesan pemendapan lebih besar daripada kesan percikan.
Proses salutan ion, di mana substrat sentiasa dihujani dengan ion bertenaga tinggi, adalah sangat bersih dan mempunyai beberapa kelebihan berbanding salutan percikan dan penyejatan.
(1) Lekatan yang kuat, lapisan salutan tidak mudah tertanggal.
(a) Dalam proses salutan ion, sebilangan besar zarah bertenaga tinggi yang dihasilkan oleh nyahcas cahaya digunakan untuk menghasilkan kesan percikan katodik pada permukaan substrat, percikan dan pembersihan gas dan minyak yang terserap pada permukaan substrat untuk membersihkan permukaan substrat sehingga keseluruhan proses salutan selesai.
(b) Pada peringkat awal salutan, percikan dan pemendapan wujud bersama, yang boleh membentuk lapisan peralihan komponen pada antara muka asas filem atau campuran bahan filem dan bahan asas, yang dipanggil "lapisan pseudo-resapan", yang boleh meningkatkan prestasi lekatan filem dengan berkesan.
(2) Sifat melilit yang baik. Salah satu sebabnya ialah atom bahan salutan terionisasi di bawah tekanan tinggi dan berlanggar dengan molekul gas beberapa kali semasa proses mencapai substrat, supaya ion bahan salutan boleh tersebar di sekitar substrat. Di samping itu, atom bahan salutan terionisasi termendap pada permukaan substrat di bawah tindakan medan elektrik, jadi seluruh substrat termendap dengan filem nipis, tetapi salutan penyejatan tidak dapat mencapai kesan ini.
(3) Kualiti salutan yang tinggi adalah disebabkan oleh percikan kondensat yang disebabkan oleh pengeboman berterusan filem yang termendap dengan ion positif, yang meningkatkan ketumpatan lapisan salutan.
(4) Pelbagai pilihan bahan salutan dan substrat boleh disalut pada bahan logam atau bukan logam.
(5) Berbanding dengan pemendapan wap kimia (CVD), ia mempunyai suhu substrat yang lebih rendah, biasanya di bawah 500°C, tetapi kekuatan lekatannya setanding sepenuhnya dengan filem pemendapan wap kimia.
(6) Kadar pemendapan yang tinggi, pembentukan filem yang cepat, dan ketebalan salutan filem boleh dari puluhan nanometer hingga mikron.
Kelemahan salutan ion adalah: ketebalan filem tidak dapat dikawal dengan tepat; kepekatan kecacatan adalah tinggi apabila salutan halus diperlukan; dan gas akan memasuki permukaan semasa salutan, yang akan mengubah sifat permukaan. Dalam beberapa kes, rongga dan nukleus (kurang daripada 1 nm) juga terbentuk.
Bagi kadar pemendapan, salutan ion adalah setanding dengan kaedah penyejatan. Bagi kualiti filem, filem yang dihasilkan melalui salutan ion adalah hampir atau lebih baik daripada filem yang disediakan melalui percikan.
Masa siaran: 8 Nov-2022