Хусусияти асосии усули бухоршавии вакуумӣ барои гузоштани плёнкаҳо суръати баланди гузоштан аст. Хусусияти асосии усули пошидан доираи васеи маводҳои плёнкавии дастрас ва якрангии хуби қабати плёнка мебошад, аммо суръати гузоштан паст аст. Пӯшиши ионӣ усулест, ки ин ду равандро муттаҳид мекунад.
Принсипи пӯшиши ионӣ ва шароити ташаккули плёнка
Принсипи кори рӯйпӯши ионӣ дар расм нишон дода шудааст. Камераи вакуумӣ то фишори камтар аз 10-4 Па пур карда мешавад ва сипас бо гази инертӣ (масалан, аргон) то фишори 0,1 ~ 1 Па пур карда мешавад. Пас аз он ки шиддати манфии доимии то 5 кВ ба субстрат татбиқ карда мешавад, минтақаи плазмавии партофтани гази фишори паст байни субстрат ва тигель таъсис дода мешавад. Ионҳои гази инертӣ аз ҷониби майдони электрикӣ суръат мегиранд ва сатҳи субстратро бомбаборон мекунанд ва бо ин васила сатҳи қисми корӣ тоза карда мешавад. Пас аз анҷоми ин раванди тозакунӣ, раванди рӯйпӯшкунӣ бо бухоршавии маводе, ки бояд дар тигель пӯшонида шавад, оғоз мешавад. Зарраҳои буғии буғшуда ба минтақаи плазма ворид мешаванд ва бо ионҳои мусбати инертии диссоциатсияшуда ва электронҳо бархӯрд мекунанд ва баъзе аз зарраҳои буғӣ диссоциатсия карда мешаванд ва қисми корӣ ва сатҳи рӯйпӯшро таҳти суръатбахшии майдони электрикӣ бомбаборон мекунанд. Дар раванди пӯшонидани ионҳо, на танҳо таҳшиншавӣ, балки пошидани ионҳои мусбат дар рӯи субстрат низ ба амал меояд, аз ин рӯ, плёнкаи тунук танҳо вақте ташаккул меёбад, ки таъсири таҳшиншавӣ аз таъсири пошиш зиёдтар бошад.
Раванди пӯшонидани ионҳо, ки дар он субстрат ҳамеша бо ионҳои баландэнергия бомбаборон карда мешавад, хеле тоза аст ва дар муқоиса бо пӯшонидани пошидан ва бухоршавӣ як қатор бартариҳо дорад.
(1) Часпиши қавӣ, қабати рӯйпӯш ба осонӣ канда намешавад.
(a) Дар раванди пӯшонидани ионҳо, шумораи зиёди зарраҳои энергияи баланд, ки аз разряди дурахшон ба вуҷуд меоянд, барои ба вуҷуд овардани таъсири пошидани катодӣ дар сатҳи субстрат истифода мешаванд, ки газ ва равғани дар сатҳи субстрат адсорбсияшударо пошида ва тоза мекунанд, то сатҳи субстратро то анҷоми тамоми раванди пӯшондан тоза кунанд.
(б) Дар марҳилаи аввали пӯшиш, пошидан ва таҳшиншавӣ якҷоя вуҷуд доранд, ки метавонанд дар сатҳи байни қабати асосии плёнка қабати гузариши ҷузъҳо ё омехтаи маводи плёнка ва маводи асосиро ташкил диҳанд, ки онро "қабати псевдодиффузӣ" меноманд, ки метавонад самаранокии часпакии плёнкаро беҳтар созад.
(2) Хусусиятҳои хуби печонидан. Яке аз сабабҳо дар он аст, ки атомҳои маводи рӯйпӯш таҳти фишори баланд ионизатсия мешаванд ва ҳангоми расидан ба субстрат якчанд маротиба бо молекулаҳои газ бархӯрд мекунанд, то ки ионҳои маводи рӯйпӯш дар атрофи субстрат пароканда шаванд. Илова бар ин, атомҳои маводи рӯйпӯши ионизатсияшуда дар сатҳи субстрат таҳти таъсири майдони электрикӣ ҷойгир мешаванд, аз ин рӯ тамоми субстрат бо плёнкаи тунук ҷойгир мешавад, аммо рӯйпӯши бухоршавӣ наметавонад ба ин таъсир ноил гардад.
(3) Сифати баланди рӯйпӯш аз сабаби пошидани конденсатҳо, ки дар натиҷаи бомбаборони доимии плёнкаи гузошташуда бо ионҳои мусбат ба вуҷуд меояд, ба вуҷуд меояд, ки зичии қабати рӯйпӯшро беҳтар мекунад.
(4) Интихоби васеи маводҳои рӯйпӯшкунӣ ва субстратҳоро метавон ба маводҳои металлӣ ё ғайриметаллӣ пӯшонд.
(5) Дар муқоиса бо таҳшиншавии буғи кимиёвӣ (CVD), он ҳарорати пасттари субстрат дорад, одатан аз 500°C камтар, аммо қувваи часпакии он комилан бо плёнкаҳои таҳшиншавии буғи кимиёвӣ қобили муқоиса аст.
(6) Суръати баланди таҳшиншавӣ, ташаккули босуръати плёнка ва ғафсии плёнкаҳоро аз даҳҳо нанометр то микрон пӯшонидан мумкин аст.
Камбудиҳои рӯйпӯши ионӣ инҳоянд: ғафсии плёнкаро дақиқ назорат кардан мумкин нест; консентратсияи нуқсонҳо ҳангоми зарурати рӯйпӯши нозук баланд аст; ва ҳангоми рӯйпӯш газҳо ба сатҳ ворид мешаванд, ки хосиятҳои сатҳро тағйир медиҳанд. Дар баъзе ҳолатҳо, ковокиҳо ва ядроҳо (камтар аз 1 нм) низ ба вуҷуд меоянд.
Аз ҷиҳати суръати таҳшиншавӣ, пӯшиши ионӣ бо усули бухоршавӣ қобили муқоиса аст. Аз ҷиҳати сифати плёнка, плёнкаҳое, ки бо пӯшиши ионӣ ҳосил мешаванд, ба плёнкаҳое, ки бо пошидан тайёр карда мешаванд, наздик ё беҳтаранд.
Вақти нашр: 08 ноябри соли 2022