กฎการเติบโตของชั้นฟิล์มเคลือบด้วยการระเหยในสุญญากาศ

ในกระบวนการเคลือบด้วยการระเหย การก่อตัวและการเติบโตของชั้นฟิล์มเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีการเคลือบด้วยไอออนแบบต่างๆ

1.นิวเคลียส

Inเทคโนโลยีการเคลือบด้วยการระเหยในสุญญากาศหลังจากอนุภาคของชั้นฟิล์มระเหยออกจากแหล่งระเหยในรูปของอะตอมแล้ว พวกมันจะลอยตรงไปยังชิ้นงานในสภาวะสุญญากาศสูงและก่อตัวเป็นชั้นฟิล์มโดยการเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตบนพื้นผิวของชิ้นงาน ในระหว่างการระเหยในสุญญากาศ พลังงานของอะตอมชั้นฟิล์มที่หลุดออกจากแหล่งระเหยจะอยู่ที่ประมาณ 0.2 eV เมื่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของชั้นฟิล์มมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของชั้นฟิล์มกับชิ้นงาน จะเกิดเป็นนิวเคลียสแบบเกาะ อะตอมของชั้นฟิล์มแต่ละตัวจะคงอยู่บนพื้นผิวของชิ้นงานเป็นระยะเวลาหนึ่งโดยมีการเคลื่อนที่แบบไม่สม่ำเสมอ การแพร่กระจาย การอพยพ หรือการชนกับอะตอมอื่นๆ เพื่อก่อตัวเป็นกลุ่มอะตอม เมื่อจำนวนอะตอมในกลุ่มอะตอมถึงค่าวิกฤตค่าหนึ่ง จะเกิดเป็นนิวเคลียสที่เสถียร เรียกว่านิวเคลียสที่มีรูปร่างเป็นเนื้อเดียวกัน

พื้นผิวเรียบ แต่มีข้อบกพร่องและขั้นบันไดจำนวนมาก ซึ่งทำให้แรงดูดซับของอะตอมกัมมันตรังสีในส่วนต่างๆ ของชิ้นงานแตกต่างกัน พลังงานการดูดซับของพื้นผิวที่มีข้อบกพร่องจะมากกว่าพื้นผิวปกติ ดังนั้นจึงกลายเป็นศูนย์กลางที่ใช้งาน ซึ่งเอื้อต่อการเกิดนิวเคลียสแบบพิเศษ เรียกว่าการเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อแรงยึดเกาะเท่ากับแรงยึดเหนี่ยว หรือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของเมมเบรนกับชิ้นงานมากกว่าแรงยึดเกาะระหว่างอะตอมของเมมเบรน โครงสร้างแบบแผ่นจะเกิดขึ้น ในเทคโนโลยีการชุบไอออน ในกรณีส่วนใหญ่จะเกิดแกนกลางแบบเกาะ

2. การเติบโต

เมื่อแกนกลางของฟิล์มก่อตัวขึ้นแล้ว มันจะเติบโตต่อไปโดยการดักจับอะตอมที่เข้ามา เกาะเล็กๆ เหล่านั้นจะเติบโตและรวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นครึ่งทรงกลมขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกลายเป็นชั้นเกาะครึ่งทรงกลมที่แผ่กระจายไปทั่วพื้นผิวของชิ้นงาน

เมื่อพลังงานอะตอมของชั้นฟิล์มสูง อะตอมจะสามารถแพร่กระจายบนพื้นผิวได้อย่างเพียงพอ และสามารถสร้างฟิล์มที่เรียบเนียนต่อเนื่องได้เมื่อกลุ่มอะตอมที่เข้ามาในภายหลังมีขนาดเล็ก แต่ถ้าการแพร่กระจายของอะตอมบนพื้นผิวอ่อนแอและขนาดของกลุ่มอะตอมที่ตกตะกอนมีขนาดใหญ่ กลุ่มอะตอมเหล่านั้นจะก่อตัวเป็นนิวเคลียสรูปคาบสมุทรขนาดใหญ่ ส่วนบนของแกนเกาะจะมีผลในการบังเงาอย่างมากต่อส่วนเว้า นั่นคือ “ปรากฏการณ์เงา” การยื่นออกมาของพื้นผิวจะเอื้อต่อการดักจับอะตอมที่ตกตะกอนในภายหลังและการเจริญเติบโตแบบพิเศษ ส่งผลให้ระดับความเว้าบนพื้นผิวเพิ่มขึ้นเพื่อสร้างผลึกรูปกรวยหรือรูปทรงกระบอกที่มีขนาดเพียงพอ ช่องว่างที่ทะลุผ่านจะเกิดขึ้นระหว่างผลึกรูปกรวยและค่าความหยาบของพื้นผิวจะเพิ่มขึ้น สามารถสร้างเนื้อเยื่อละเอียดได้ในสภาวะสุญญากาศสูง เมื่อระดับสุญญากาศลดลง โครงสร้างจุลภาคของเยื่อจะหนาขึ้นเรื่อยๆ