Prawo wzrostu warstwy powłoki parowania próżniowego

Podczas powlekania przez parowanie, nukleacja i wzrost warstwy filmu stanowią podstawę różnych technologii powlekania jonowego

1.Nukleacja

Intechnologia powlekania metodą parowania próżniowegoPo odparowaniu cząstek warstwy filmu ze źródła parowania w postaci atomów, lecą one bezpośrednio do przedmiotu obrabianego w wysokiej próżni i tworzą warstwę filmu przez nukleację i wzrost na powierzchni przedmiotu obrabianego. Podczas parowania próżniowego energia atomów warstwy filmu uciekających ze źródła parowania wynosi około 0,2 eV. Gdy kohezja między cząstkami warstwy filmu jest większa niż siła wiązania między atomami warstwy filmu i przedmiotu obrabianego, tworzą się jądra wyspowe. Pojedynczy atom warstwy filmu pozostaje na powierzchni przedmiotu obrabianego przez określony czas, wykonując nieregularny ruch, dyfuzję, migrację lub zderzenia z innymi atomami, tworząc klastry atomowe. Liczba atomów w klastrze atomowym osiąga pewną wartość krytyczną, powstaje stabilne jądro, zwane jądrem o jednorodnym kształcie.

Gładka i zawiera wiele defektów i uskoków, co powoduje różnice w sile adsorpcji różnych części przedmiotu obrabianego na atomach radioaktywnych. Energia adsorpcji powierzchni defektu jest większa niż energia adsorpcji powierzchni normalnej, dlatego staje się ona centrum aktywnym, co sprzyja preferencyjnemu zarodkowaniu, zwanemu zarodkowaniem heterogenicznym. Gdy siła kohezji jest równa sile wiązania lub siła wiązania między atomami membrany a przedmiotem obrabianym jest większa niż siła kohezji między atomami membrany, powstaje struktura lamelarna. W technologii galwanizacji jonowej w większości przypadków powstaje rdzeń wyspowy.

2.Wzrost

Po uformowaniu się rdzenia filmu, rośnie on dalej, zatrzymując padające atomy. Wyspy rosną i łączą się ze sobą, tworząc większe półkule, stopniowo tworząc warstwę wyspową w kształcie półkuli, która rozprzestrzenia się na powierzchni przedmiotu obrabianego.

Gdy energia atomowa warstwy filmowej jest wysoka, może ona dyfundować na powierzchnię w wystarczającym stopniu, co pozwala na utworzenie gładkiej, ciągłej warstwy, gdy kolejne skupiska atomów są niewielkie. Jeśli dyfuzja atomów na powierzchni jest słaba, a rozmiar osadzanych skupisk jest duży, występują one jako duże jądra półwyspowe. Wierzchołek jądra wyspy silnie zacienia część wklęsłą, czyli tzw. „efekt cienia”. Projekcja powierzchni sprzyja wychwytywaniu kolejnych osadzanych atomów i preferencyjnemu wzrostowi, co skutkuje wzrostem stopnia wklęsłości powierzchni, tworząc stożkowe lub kolumnowe kryształy o odpowiedniej wielkości. Pomiędzy kryształami stożkowymi tworzą się penetrujące puste przestrzenie, a chropowatość powierzchni wzrasta. W wysokiej próżni można uzyskać cienkie tkanki, a wraz ze spadkiem stopnia próżni mikrostruktura membrany staje się coraz grubsza.