Film biriktirmede vakum buharlaştırma yönteminin temel özelliği yüksek biriktirme oranıdır. Püskürtme yönteminin temel özelliği, mevcut film malzemelerinin geniş yelpazesi ve film tabakasının iyi düzgünlüğüdür, ancak biriktirme oranı düşüktür. İyon kaplama, bu iki işlemi birleştiren bir yöntemdir.
İyon kaplama prensibi ve film oluşum koşulları
İyon kaplamanın çalışma prensibi Resimde gösterilmiştir. Vakum odası 10-4 Pa'nın altındaki bir basınca pompalanır ve ardından 0,1~1 Pa basınca kadar inert gazla (örneğin argon) doldurulur. Alt tabakaya 5 kV'a kadar negatif bir DC voltajı uygulandıktan sonra, alt tabaka ile pota arasında düşük basınçlı bir gaz kızdırma deşarj plazma bölgesi oluşur. İnert gaz iyonları elektrik alanı tarafından hızlandırılır ve alt tabakanın yüzeyini bombardıman ederek iş parçasının yüzeyini temizler. Bu temizleme işlemi tamamlandıktan sonra, kaplanacak malzemenin pota içinde buharlaştırılmasıyla kaplama işlemi başlar. Buharlaşan buhar parçacıkları plazma bölgesine girer ve ayrışmış inert pozitif iyonlar ve elektronlarla çarpışır ve buhar parçacıklarının bir kısmı ayrışarak iş parçasını ve kaplama yüzeyini elektrik alanının ivmesi altında bombardıman eder. İyon kaplama işleminde, pozitif iyonların alt tabaka üzerine sadece biriktirilmesi değil, aynı zamanda sıçratılması da söz konusudur, dolayısıyla ince film ancak biriktirme etkisinin sıçratma etkisinden büyük olması durumunda oluşturulabilir.
Alt tabakanın sürekli olarak yüksek enerjili iyonlarla bombardıman edildiği iyon kaplama işlemi oldukça temizdir ve püskürtme ve buharlaştırma kaplamaya kıyasla bir dizi avantaja sahiptir.
(1)Güçlü yapışma, kaplama tabakası kolayca soyulmaz.
(a) İyon kaplama işleminde, kızdırma deşarjı ile üretilen çok sayıda yüksek enerjili parçacık, alt tabakanın yüzeyinde katodik püskürtme etkisi oluşturmak, alt tabakanın yüzeyine adsorbe olan gazı ve yağı püskürtmek ve temizlemek için kullanılır ve tüm kaplama işlemi tamamlanana kadar alt tabaka yüzeyini arındırır.
(b)Kaplama işleminin erken aşamasında, püskürtme ve biriktirme bir arada bulunur ve bu, film tabanının arayüzünde bileşenlerin bir geçiş tabakasını veya film malzemesi ile taban malzemesinin bir karışımını oluşturabilen "psödo-difüzyon tabakası" olarak adlandırılır ve bu da filmin yapışma performansını etkili bir şekilde iyileştirebilir.
(2)İyi sarma özellikleri. Bir neden, kaplama malzemesi atomlarının yüksek basınç altında iyonize edilmesi ve alt tabakaya ulaşma süreci sırasında gaz molekülleriyle birkaç kez çarpışması, böylece kaplama malzemesi iyonlarının alt tabakanın etrafına dağılabilmesidir. Ek olarak, iyonize kaplama malzemesi atomları elektrik alanının etkisi altında alt tabakanın yüzeyine biriktirilir, böylece tüm alt tabaka ince bir filmle biriktirilir, ancak buharlaştırma kaplaması bu etkiyi sağlayamaz.
(3) Kaplamanın yüksek kalitesi, biriktirilen filmin pozitif iyonlarla sürekli bombardımanı sonucu oluşan kondensatların püskürtülmesinden kaynaklanır ve bu da kaplama tabakasının yoğunluğunu artırır.
(4) Metalik veya metal olmayan malzemeler üzerine çok çeşitli kaplama malzemeleri ve alt tabakalar kaplanabilir.
(5)Kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile karşılaştırıldığında, genellikle 500°C'nin altında daha düşük bir alt tabaka sıcaklığına sahiptir, ancak yapışma mukavemeti kimyasal buhar biriktirme filmleriyle tamamen karşılaştırılabilir.
(6) Yüksek biriktirme hızı, hızlı film oluşumu ve filmlerin onlarca nanometreden mikrona kadar kaplama kalınlığı.
İyon kaplamanın dezavantajları şunlardır: filmin kalınlığı hassas bir şekilde kontrol edilemez; ince kaplama gerektiğinde kusur konsantrasyonu yüksektir; ve kaplama sırasında gazlar yüzeye girerek yüzey özelliklerini değiştirir. Bazı durumlarda boşluklar ve çekirdekler (1 nm'den küçük) de oluşur.
Biriktirme hızı açısından, iyon kaplama buharlaştırma yöntemine benzerdir. Film kalitesi açısından, iyon kaplama ile üretilen filmler püskürtme ile hazırlananlara yakın veya daha iyidir.
Gönderi zamanı: 08-Kas-2022