A principal característica do método de evaporação a vácuo para deposição de filmes é a alta taxa de deposição. A principal característica do método de pulverização catódica é a ampla gama de materiais de filme disponíveis e a boa uniformidade da camada de filme, mas a taxa de deposição é baixa. O revestimento iônico é um método que combina esses dois processos.
Princípio do revestimento iônico e condições de formação do filme
O princípio de funcionamento do revestimento iônico é mostrado na figura. A câmara de vácuo é bombeada para uma pressão abaixo de 10-4 Pa e, em seguida, preenchida com gás inerte (por exemplo, argônio) para uma pressão de 0,1 a 1 Pa. Após a aplicação de uma tensão CC negativa de até 5 kV ao substrato, uma zona de plasma de descarga luminescente de gás de baixa pressão é estabelecida entre o substrato e o cadinho. Os íons do gás inerte são acelerados pelo campo elétrico e bombardeiam a superfície do substrato, limpando assim a superfície da peça de trabalho. Após a conclusão desse processo de limpeza, o processo de revestimento começa com a vaporização do material a ser revestido no cadinho. As partículas de vapor vaporizadas entram na zona de plasma e colidem com os íons positivos inertes dissociados e elétrons, e algumas das partículas de vapor são dissociadas e bombardeiam a peça de trabalho e a superfície do revestimento sob a aceleração do campo elétrico. No processo de galvanoplastia, não ocorre apenas deposição, mas também pulverização catódica de íons positivos no substrato, de modo que a película fina só pode ser formada quando o efeito de deposição é maior que o efeito de pulverização catódica.
O processo de revestimento iônico, no qual o substrato é sempre bombardeado com íons de alta energia, é muito limpo e tem uma série de vantagens em comparação ao revestimento por pulverização catódica e evaporação.
(1)Forte adesão, a camada de revestimento não descasca facilmente.
(a) No processo de revestimento iônico, um grande número de partículas de alta energia geradas pela descarga luminescente são usadas para produzir um efeito de pulverização catódica na superfície do substrato, pulverizando e limpando o gás e o óleo adsorvidos na superfície do substrato para purificar a superfície do substrato até que todo o processo de revestimento seja concluído.
(b) No estágio inicial do revestimento, a pulverização catódica e a deposição coexistem, o que pode formar uma camada de transição de componentes na interface da base do filme ou uma mistura do material do filme e do material de base, chamada de “camada de pseudodifusão”, que pode efetivamente melhorar o desempenho de adesão do filme.
(2) Boas propriedades de envoltório. Um dos motivos é que os átomos do material de revestimento são ionizados sob alta pressão e colidem com moléculas de gás várias vezes durante o processo de atingir o substrato, de modo que os íons do material de revestimento podem ser espalhados pelo substrato. Além disso, os átomos ionizados do material de revestimento são depositados na superfície do substrato sob a ação de um campo elétrico, de modo que todo o substrato é depositado com uma fina película, mas o revestimento por evaporação não consegue atingir esse efeito.
(3)A alta qualidade do revestimento se deve à pulverização catódica de condensados causada pelo bombardeio constante do filme depositado com íons positivos, o que melhora a densidade da camada de revestimento.
(4)Uma ampla seleção de materiais de revestimento e substratos pode ser revestida em materiais metálicos ou não metálicos.
(5)Comparado à deposição química de vapor (CVD), ele tem uma temperatura de substrato mais baixa, normalmente abaixo de 500 °C, mas sua força de adesão é totalmente comparável aos filmes de deposição química de vapor.
(6)Alta taxa de deposição, rápida formação de filme e espessura de revestimento de filmes de dezenas de nanômetros a mícrons.
As desvantagens do revestimento iônico são: a espessura do filme não pode ser controlada com precisão; a concentração de defeitos é alta quando um revestimento fino é necessário; e gases entram na superfície durante o revestimento, o que altera as propriedades da superfície. Em alguns casos, cavidades e núcleos (menores que 1 nm) também são formados.
Em termos de taxa de deposição, o revestimento iônico é comparável ao método de evaporação. Quanto à qualidade do filme, os filmes produzidos por revestimento iônico são próximos ou superiores aos preparados por pulverização catódica.
Horário da publicação: 08/11/2022