1. Đặc điểm của lớp phủ lắng đọng phún xạ
So với phương pháp phủ màng bằng bay hơi chân không thông thường, phương pháp phủ màng bằng phún xạ có những đặc điểm sau:
(1) Bất kỳ chất nào cũng có thể được bắn phá, đặc biệt là các nguyên tố và hợp chất có điểm nóng chảy cao, áp suất hơi thấp. Miễn là nó là chất rắn, cho dù là kim loại, chất bán dẫn, chất cách điện, hợp chất và hỗn hợp, v.v., cho dù là vật liệu dạng khối, dạng hạt đều có thể được sử dụng làm vật liệu đích. Vì quá trình bắn phá các vật liệu cách điện và hợp kim như oxit ít bị phân hủy và phân tách, nên chúng có thể được sử dụng để chế tạo màng mỏng và màng hợp kim có thành phần đồng nhất tương tự như vật liệu đích, và thậm chí cả màng siêu dẫn có thành phần phức tạp. Ngoài ra, phương pháp bắn phá phản ứng cũng có thể được sử dụng để sản xuất màng của các hợp chất hoàn toàn khác với vật liệu đích, chẳng hạn như oxit, nitrua, cacbua và silicua.
(2) Độ bám dính tốt giữa màng được lắng đọng bằng phương pháp phún xạ và chất nền. Vì năng lượng của các nguyên tử phún xạ cao hơn 1-2 bậc so với năng lượng của các nguyên tử bay hơi, nên quá trình chuyển đổi năng lượng của các hạt năng lượng cao được lắng đọng trên chất nền tạo ra năng lượng nhiệt cao hơn, giúp tăng cường độ bám dính của các nguyên tử phún xạ với chất nền. Một phần các nguyên tử phún xạ năng lượng cao sẽ được bơm vào với các mức độ khác nhau, tạo thành một lớp khuếch tán giả trên chất nền, nơi các nguyên tử phún xạ và các nguyên tử của vật liệu chất nền “hòa tan” với nhau. Ngoài ra, trong quá trình bắn phá của các hạt phún xạ, chất nền luôn được làm sạch và kích hoạt trong vùng plasma, giúp loại bỏ các nguyên tử kết tủa bám dính kém, làm sạch và kích hoạt bề mặt chất nền. Kết quả là, độ bám dính của lớp màng phún xạ với chất nền được tăng cường đáng kể.
(3) Mật độ phủ màng mỏng cao, ít lỗ kim hơn và độ tinh khiết của lớp màng cao hơn do không có sự nhiễm bẩn nồi nấu, điều không thể tránh khỏi trong quá trình lắng đọng hơi chân không trong quá trình phủ màng mỏng.
(4) Khả năng kiểm soát và độ lặp lại tốt của độ dày màng. Do dòng phóng điện và dòng điện mục tiêu có thể được điều khiển riêng biệt trong quá trình phủ màng bằng phương pháp phún xạ, nên độ dày màng có thể được kiểm soát bằng cách điều khiển dòng điện mục tiêu. Do đó, khả năng kiểm soát độ dày màng và khả năng tái tạo độ dày màng bằng phương pháp phún xạ nhiều lần là tốt, và màng có độ dày xác định trước có thể được phủ một cách hiệu quả. Ngoài ra, phương pháp phủ màng bằng phún xạ có thể thu được màng có độ dày đồng đều trên diện tích lớn. Tuy nhiên, đối với công nghệ phủ màng bằng phún xạ thông thường (chủ yếu là phún xạ lưỡng cực), thiết bị phức tạp và yêu cầu thiết bị áp suất cao; tốc độ hình thành màng của quá trình lắng đọng phún xạ thấp, tốc độ lắng đọng bay hơi chân không là 0,1~5nm/phút, trong khi tốc độ phún xạ là 0,01~0,5nm/phút; nhiệt độ chất nền tăng cao và dễ bị ảnh hưởng bởi khí tạp chất, v.v. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của công nghệ phún xạ RF và phún xạ magnetron, đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong việc đạt được quá trình lắng đọng phún xạ nhanh và giảm nhiệt độ chất nền. Hơn nữa, trong những năm gần đây, các phương pháp phủ màng bằng phương pháp phún xạ mới đang được nghiên cứu – dựa trên phương pháp phún xạ magnetron phẳng – nhằm giảm thiểu áp suất không khí phún xạ cho đến khi đạt được mức phún xạ áp suất bằng không, tức là áp suất của khí nạp trong quá trình phún xạ sẽ bằng không.
Thời gian đăng bài: 08/11/2022