Med izhlapevanjem nanosa sta nukleacija in rast filmske plasti osnova različnih tehnologij ionskega nanosa.
1. Nukleacija
Intehnologija vakuumskega izparevanjaKo delci filmske plasti izparijo iz vira izhlapevanja v obliki atomov, letijo neposredno na obdelovanec v visokem vakuumu in tvorijo filmsko plast z nukleacijo in rastjo na površini obdelovanca. Med vakuumskim izhlapevanjem je energija atomov filmske plasti, ki uhajajo iz vira izhlapevanja, približno 0,2 eV. Ko je kohezija med delci filmske plasti večja od vezne sile med atomi filmske plasti in obdelovancem, se tvori otočno jedro. Posamezen atom filmske plasti ostane na površini obdelovanca določen čas in se nepravilno giblje, difuzira, migracijira ali trči z drugimi atomi, da tvori atomske grozde. Ko število atomov v atomskem grozdu doseže določeno kritično vrednost, se tvori stabilno jedro, imenovano homogeno oblikovano jedro.
Gladka je in vsebuje veliko napak ter stopnic, kar povzroča razliko v adsorpcijski sili različnih delov obdelovanca na radioaktivne atome. Adsorpcijska energija površine napake je večja od energije normalne površine, zato postane aktivno središče, kar spodbuja preferenčno nukleacijo, imenovano heterogena nukleacija. Ko je kohezijska sila enaka vezavni sili ali je vezalna sila med membranskimi atomi in obdelovancem večja od kohezijske sile med membranskimi atomi, se oblikuje lamelarna struktura. Pri tehnologiji ionskega nanašanja se v večini primerov oblikuje otočno jedro.
2. Rast
Ko je jedro filma oblikovano, še naprej raste tako, da ujame vpadne atome. Otoki rastejo in se združujejo med seboj, da tvorijo večje poloble, ki postopoma tvorijo polkrogelno otoško plast, ki se razprostira po površini obdelovanca.
Ko je atomska energija filmske plasti visoka, se lahko dovolj razprši po površini in se lahko tvori gladek neprekinjen film, ko so naslednji vhodni atomski grozdi majhni. Če je difuzija atomov na površini šibka in je velikost odloženih grozdov velika, obstajajo kot velika polotočna jedra. Vrh otočnega jedra ima močan učinek senčenja na konkavni del, to je "učinek sence". Projekcija površine je bolj ugodna za zajemanje naslednjih odloženih atomov in prednostno rast, kar ima za posledico naraščajočo stopnjo konkavnosti na površini in tvorbo stožčastih ali stebrastih kristalov zadostne velikosti. Med stožčastimi kristali nastanejo prodorne praznine, hrapavost površine pa se poveča. Pri visokem vakuumu je mogoče dobiti fino tkivo, z zmanjševanjem stopnje vakuuma pa mikrostruktura membrane postaja vse debelejša.
Čas objave: 24. maj 2023