Il-karatteristika ewlenija tal-metodu ta' evaporazzjoni bil-vakwu għad-depożitu ta' films hija r-rata għolja ta' depożizzjoni. Il-karatteristika ewlenija tal-metodu ta' sputtering hija l-firxa wiesgħa ta' materjali tal-film disponibbli u l-uniformità tajba tas-saff tal-film, iżda r-rata ta' depożizzjoni hija baxxa. Il-kisi joniku huwa metodu li jgħaqqad dawn iż-żewġ proċessi.
Prinċipju tal-kisi tal-joni u kundizzjonijiet tal-formazzjoni tal-film
Il-prinċipju tax-xogħol tal-kisi tal-joni huwa muri fil-Pic. Il-kamra tal-vakwu tiġi ppumpjata għal pressjoni taħt l-10-4 Pa, u mbagħad timtela b'gass inert (eż. argon) għal pressjoni ta' 0.1~1 Pa. Wara li tiġi applikata vultaġġ DC negattiv sa 5 kV lis-sottostrat, tiġi stabbilita żona tal-plażma ta' skarika tad-dawl tal-gass bi pressjoni baxxa bejn is-sottostrat u l-griġjol. Il-joni tal-gass inert jiġu aċċellerati mill-kamp elettriku u jbumbardjaw il-wiċċ tas-sottostrat, u b'hekk inaddfu l-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol. Wara li jitlesta dan il-proċess tat-tindif, il-proċess tal-kisi jibda bil-vaporizzazzjoni tal-materjal li għandu jiġi miksi fil-griġjol. Il-partiċelli tal-fwar vaporizzati jidħlu fiż-żona tal-plażma u jaħbtu mal-joni pożittivi inerti dissoċjati u l-elettroni, u xi wħud mill-partiċelli tal-fwar jiġu dissoċjati u jbumbardjaw il-biċċa tax-xogħol u l-wiċċ tal-kisi taħt l-aċċelerazzjoni tal-kamp elettriku. Fil-proċess tal-kisi tal-joni, mhux biss hemm depożizzjoni iżda wkoll sputtering ta' joni pożittivi fuq is-sottostrat, għalhekk il-film irqiq jista' jiġi ffurmat biss meta l-effett tad-depożizzjoni jkun akbar mill-effett tal-sputtering.
Il-proċess ta' kisi tal-joni, fejn is-sottostrat dejjem jiġi bbumbardjat b'joni ta' enerġija għolja, huwa nadif ħafna u għandu numru ta' vantaġġi meta mqabbel mal-kisi bl-isputtering u l-evaporazzjoni.
(1) Adeżjoni qawwija, is-saff tal-kisi ma jitqaxxarx faċilment.
(a) Fil-proċess tal-kisi tal-joni, numru kbir ta' partiċelli ta' enerġija għolja ġġenerati mill-iskarika tad-dawl jiddi jintużaw biex jipproduċu effett ta' sputtering katodiku fuq il-wiċċ tas-sottostrat, billi jsputterjaw u jnaddfu l-gass u ż-żejt assorbiti fuq il-wiċċ tas-sottostrat biex jippurifikaw il-wiċċ tas-sottostrat sakemm jitlesta l-proċess kollu tal-kisi.
(b) Fl-istadju bikri tal-kisi, it-tbexxix u d-depożizzjoni jeżistu flimkien, li jistgħu jiffurmaw saff ta' transizzjoni ta' komponenti fl-interfaċċja tal-bażi tal-film jew taħlita tal-materjal tal-film u l-materjal tal-bażi, imsejjaħ "saff ta' pseudo-diffużjoni", li jista' jtejjeb b'mod effettiv il-prestazzjoni tal-adeżjoni tal-film.
(2) Proprjetajiet tajbin ta' wrap-around. Raġuni waħda hija li l-atomi tal-materjal tal-kisi huma jonizzati taħt pressjoni għolja u jaħbtu ma' molekuli tal-gass diversi drabi matul il-proċess li jilħqu s-sottostrat, sabiex il-joni tal-materjal tal-kisi jkunu jistgħu jinfirxu madwar is-sottostrat. Barra minn hekk, l-atomi tal-materjal tal-kisi jonizzati jiġu depożitati fuq il-wiċċ tas-sottostrat taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku, għalhekk is-sottostrat kollu jiġi depożitat b'film irqiq, iżda l-kisi tal-evaporazzjoni ma jistax jikseb dan l-effett.
(3) Il-kwalità għolja tal-kisi hija dovuta għall-isputtering tal-kondensati kkawżati mill-bumbardament kostanti tal-film depożitat b'joni pożittivi, li jtejjeb id-densità tas-saff tal-kisi.
(4) Għażla wiesgħa ta' materjali u sottostrati tal-kisi jistgħu jiġu miksija fuq materjali metalliċi jew mhux metalliċi.
(5) Meta mqabbel mad-depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD), għandu temperatura tas-sottostrat aktar baxxa, tipikament taħt il-500°C, iżda s-saħħa tal-adeżjoni tiegħu hija kompletament komparabbli mal-films tad-depożizzjoni kimika tal-fwar.
(6) Rata għolja ta' depożizzjoni, formazzjoni mgħaġġla tal-film, u ħxuna tal-kisi tal-films tista' tvarja minn għexieren ta' nanometri sa mikroni.
L-iżvantaġġi tal-kisi tal-joni huma: il-ħxuna tal-film ma tistax tiġi kkontrollata b'mod preċiż; il-konċentrazzjoni ta' difetti hija għolja meta jkun meħtieġ kisi fin; u l-gassijiet jidħlu fil-wiċċ waqt il-kisi, u dan ibiddel il-proprjetajiet tal-wiċċ. F'xi każijiet, jiffurmaw ukoll kavitajiet u nuklei (inqas minn 1 nm).
Fir-rigward tar-rata ta' depożizzjoni, il-kisi tal-joni huwa komparabbli mal-metodu ta' evaporazzjoni. Fir-rigward tal-kwalità tal-film, il-films prodotti bil-kisi tal-joni huma qrib jew aħjar minn dawk ippreparati permezz ta' sputtering.
Ħin tal-posta: 08 ta' Novembru 2022