Plyonkalarni cho'ktirish uchun vakuumli bug'lanish usulining asosiy xususiyati yuqori cho'ktirish tezligidir. Purkash usulining asosiy xususiyati mavjud plyonka materiallarining keng assortimenti va plyonka qatlamining yaxshi bir xilligi, ammo cho'ktirish tezligi past. Ion qoplamasi bu ikki jarayonni birlashtirgan usuldir.
Ion qoplamasi printsipi va plyonka hosil bo'lish shartlari
Ion qoplamasining ishlash printsipi rasmda ko'rsatilgan. Vakuum kamerasi 10-4 Pa dan past bosimga pompalanadi va keyin 0,1 ~ 1 Pa bosimgacha inert gaz (masalan, argon) bilan to'ldiriladi. Substratga 5 kV gacha bo'lgan manfiy doimiy tok kuchlanishi qo'llanilgandan so'ng, substrat va tigel o'rtasida past bosimli gaz nurlanishini chiqarish plazma zonasi hosil bo'ladi. Inert gaz ionlari elektr maydoni tomonidan tezlashadi va substrat yuzasini bombardimon qiladi, shu bilan ish qismining yuzasini tozalaydi. Ushbu tozalash jarayoni tugagandan so'ng, qoplama jarayoni tigelda qoplanadigan materialning bug'lanishi bilan boshlanadi. Bug'langan bug zarralari plazma zonasiga kiradi va dissotsiatsiyalangan inert musbat ionlar va elektronlar bilan to'qnashadi va bug zarralarining bir qismi dissotsiatsiyalanadi va elektr maydonining tezlanishi ostida ish qismini va qoplama yuzasini bombardimon qiladi. Ion qoplama jarayonida nafaqat cho'kma, balki substratda musbat ionlarning purkalishi ham mavjud, shuning uchun yupqa plyonka faqat cho'kma effekti purkash effektidan kattaroq bo'lganda hosil bo'lishi mumkin.
Substrat doimo yuqori energiyali ionlar bilan bombardimon qilinadigan ion qoplama jarayoni juda toza va purkash va bug'lanish qoplamasiga nisbatan bir qator afzalliklarga ega.
(1) Kuchli yopishish, qoplama qatlami osongina tozalanmaydi.
(a) Ion qoplama jarayonida, substrat yuzasida katodik purkash effektini hosil qilish uchun porlash zaryadsizlanishi natijasida hosil bo'lgan ko'p miqdordagi yuqori energiyali zarrachalar ishlatiladi, bu esa substrat yuzasida adsorbsiyalangan gaz va moyni purkash va tozalash orqali butun qoplama jarayoni tugagunga qadar substrat yuzasini tozalaydi.
(b) Qoplamaning dastlabki bosqichida purkash va cho'ktirish birga mavjud bo'lib, ular plyonka asosining chegarasida komponentlarning o'tish qatlamini yoki plyonka materiali va asos materialining aralashmasini hosil qilishi mumkin, bu "soxta diffuziya qatlami" deb ataladi, bu esa plyonkaning yopishish ko'rsatkichini samarali ravishda yaxshilashi mumkin.
(2) Yaxshi o'rash xususiyatlari. Buning bir sababi shundaki, qoplama materiali atomlari yuqori bosim ostida ionlanadi va substratga yetib borish jarayonida gaz molekulalari bilan bir necha marta to'qnashadi, shuning uchun qoplama materiali ionlari substrat bo'ylab tarqalishi mumkin. Bundan tashqari, ionlangan qoplama materiali atomlari elektr maydoni ta'sirida substrat yuzasiga cho'kadi, shuning uchun butun substrat yupqa plyonka bilan cho'kadi, ammo bug'lanish qoplamasi bu ta'sirga erisha olmaydi.
(3) Qoplamaning yuqori sifati, qatlamning zichligini oshiradigan, cho'ktirilgan plyonkani doimiy ravishda musbat ionlar bilan bombardimon qilish natijasida hosil bo'lgan kondensatlarning sachrashi bilan bog'liq.
(4) Metall yoki metall bo'lmagan materiallarga turli xil qoplama materiallari va substratlari qo'llanilishi mumkin.
(5) Kimyoviy bug' cho'ktirish (CVD) bilan solishtirganda, u substrat harorati pastroq, odatda 500°C dan past, ammo uning yopishish kuchi kimyoviy bug' cho'ktirish plyonkalariga to'liq o'xshash.
(6) Yuqori cho'kish tezligi, tez plyonka hosil bo'lishi va o'nlab nanometrlardan mikrongacha bo'lgan plyonkalarning qalinligini qoplashi mumkin.
Ion qoplamasining kamchiliklari quyidagilardir: plyonka qalinligini aniq nazorat qilib bo'lmaydi; nozik qoplama talab qilinganda nuqsonlar konsentratsiyasi yuqori bo'ladi; va qoplama paytida gazlar sirtga kiradi, bu esa sirt xususiyatlarini o'zgartiradi. Ba'zi hollarda bo'shliqlar va yadrolar (1 nm dan kam) ham hosil bo'ladi.
Cho'kish tezligiga kelsak, ion qoplamasi bug'lanish usuliga o'xshash. Plyonka sifatiga kelsak, ion qoplamasi bilan hosil qilingan plyonkalar purkash orqali tayyorlangan plyonkalarga yaqin yoki undan yaxshiroqdir.
Nashr vaqti: 2022-yil 8-noyabr