ลักษณะและหลักการทางเทคนิคของวัสดุเป้าหมายการเคลือบคืออะไร

ฟิล์มบางบนชิ้นงานที่เคลือบเป็นรูปทรงวัสดุพิเศษ ในทิศทางเฉพาะของความหนา สเกลจะมีขนาดเล็กมาก ซึ่งเป็นปริมาณที่วัดได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ นอกจากนี้ เนื่องจากรูปลักษณ์และส่วนต่อประสานของความหนาของฟิล์ม ความต่อเนื่องของวัสดุจึงสิ้นสุดลง ซึ่งทำให้ข้อมูลฟิล์มและข้อมูลเป้าหมายมีคุณสมบัติทั่วไปที่แตกต่างกัน และเป้าหมายคือการใช้การเคลือบแมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่งเป็นหลัก ผู้แก้ไขของ Beijing Richmat จะพาเราทำความเข้าใจ หลักการและทักษะของการเคลือบสปัตเตอร์

　　一、หลักการของการเคลือบสปัตเตอร์

ทักษะการเคลือบสปัตเตอร์คือการใช้ลักษณะเป้าหมายการปอกเปลือกไอออน อะตอมเป้าหมายจะถูกตีจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าสปัตเตอร์ อะตอมที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของสารตั้งต้นเรียกว่าการเคลือบแบบสปัตเตอร์ โดยทั่วไป ก๊าซไอออไนซ์จะเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซ และไอออนบวกจะโจมตีเป้าหมายแคโทดด้วยความเร็วสูงภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า ทำให้อะตอมหรือโมเลกุลของ เป้าหมายแคโทดและบินไปยังพื้นผิวของสารตั้งต้นที่จะฝากไว้ในฟิล์ม พูดง่ายๆ ก็คือการเคลือบสปัตเตอร์ใช้การปล่อยก๊าซเฉื่อยแรงดันต่ำเพื่อสร้างไอออน

โดยทั่วไป อุปกรณ์ชุบฟิล์มสปัตเตอร์จะติดตั้งอิเล็กโทรดสองตัวในห้องปล่อยสุญญากาศ และเป้าหมายแคโทดประกอบด้วยข้อมูลการเคลือบ ห้องสุญญากาศเต็มไปด้วยก๊าซอาร์กอนด้วยแรงดัน 0.1~10Pa การปล่อยแสงเกิดขึ้นที่แคโทดภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าแรงสูงติดลบ 1~3kV dc หรือแรงดันไฟฟ้า rf 13.56 เมกะเฮิรตซ์ ไอออนของอาร์กอนจะโจมตีพื้นผิวเป้าหมาย และทำให้อะตอมเป้าหมายที่สปัตเตอร์สะสมอยู่บนพื้นผิว

　　二 ลักษณะทักษะการเคลือบสปัตเตอร์

1、ความเร็วในการซ้อนที่รวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างอิเล็กโทรดแมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่งความเร็วสูงและอิเล็กโทรดสปัตเตอร์แบบสองขั้นตอนแบบดั้งเดิมคือแม่เหล็กถูกจัดเรียงไว้ใต้เป้าหมาย ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอแบบปิดจึงเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเป้าหมาย แรงลอเรนซ์ของอิเล็กตรอนเข้าหาศูนย์กลาง ของสนามแม่เหล็กต่างกัน เนื่องจากผลของการโฟกัส อิเล็กตรอนจึงหลบหนีได้น้อยลง สนามแม่เหล็กต่างกันไปรอบ ๆ พื้นผิวเป้าหมาย และอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่จับได้ในสนามแม่เหล็กต่างกันชนกับโมเลกุลของก๊าซซ้ำ ๆ ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการแปลงสูงของโมเลกุลก๊าซ ดังนั้นการสปัตเตอร์แมกนีตรอนความเร็วสูงจึงใช้พลังงานต่ำ แต่ สามารถรับประสิทธิภาพการเคลือบที่ดีเยี่ยมพร้อมคุณสมบัติการปล่อยที่เหมาะสม

2. อุณหภูมิพื้นผิวต่ำ

การสปัตเตอร์แมกนีตรอนความเร็วสูงหรือที่เรียกว่าการสปัตเตอร์ที่อุณหภูมิต่ำ เหตุผลก็คืออุปกรณ์ใช้การปล่อยประจุในพื้นที่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกันโดยตรง อิเล็กตรอนทุติยภูมิที่เกิดขึ้นที่ด้านนอกของเป้าหมายซึ่งกันและกัน ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตรง มันจะเกาะติดกับพื้นผิวของเป้าหมายและเคลื่อนตัวไปตามทางวิ่งเป็นแนวกลิ้งเป็นวงกลม โดยกระแทกกับโมเลกุลของก๊าซซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อทำให้โมเลกุลของก๊าซแตกตัว เมื่อรวมกันแล้ว อิเล็กตรอนจะค่อยๆ สูญเสียพลังงาน โดยผ่าน กระแทกซ้ำๆ จนกระทั่งพลังงานหายไปเกือบหมดก่อนที่จะหลุดออกจากพื้นผิวของเป้าหมายใกล้กับพื้นผิว เนื่องจากพลังงานของอิเล็กตรอนต่ำมาก อุณหภูมิของเป้าหมายจึงไม่สูงเกินไป ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะรับมือกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสารตั้งต้นที่เกิดจากการระดมยิงอิเล็กตรอนพลังงานสูงของการยิงไดโอดธรรมดา ซึ่งจะทำให้กระบวนการไครโอเจไนเซชันเสร็จสมบูรณ์

3、โครงสร้างเมมเบรนที่หลากหลาย

โครงสร้างของฟิล์มบางที่ได้จากการระเหยแบบสุญญากาศและการฉีดสะสมค่อนข้างแตกต่างจากที่ได้จากการทำให้ของแข็งจำนวนมากบางลง ตรงกันข้ามกับของแข็งที่มีอยู่โดยทั่วไป ซึ่งจัดอยู่ในประเภทโครงสร้างเดียวกันในสามมิติ ฟิล์มที่สะสมในเฟสก๊าซจะถูกจัดประเภทเป็นโครงสร้างที่ต่างกัน ฟิล์มบางเป็นแบบเรียงเป็นแนวและสามารถตรวจสอบได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การเติบโตของแนวเสาของฟิล์มเกิดจากพื้นผิวนูนดั้งเดิมของวัสดุพิมพ์และมีเงาเล็กน้อยในส่วนที่โดดเด่นของวัสดุพิมพ์ อย่างไรก็ตาม รูปร่างและขนาดของคอลัมน์ค่อนข้างแตกต่างกันเนื่องจากอุณหภูมิของสารตั้งต้น การกระจายตัวของพื้นผิวของอะตอมที่ซ้อนกัน การฝังอะตอมของสิ่งเจือปน และมุมตกกระทบของอะตอมของเหตุการณ์ที่สัมพันธ์กับพื้นผิวของสารตั้งต้น ในช่วงอุณหภูมิที่สูงเกินไป ฟิล์มบางจะมีโครงสร้างเป็นเส้นใย มีความหนาแน่นสูง ประกอบด้วยผลึกเรียงเป็นแนวละเอียด ซึ่งเป็นโครงสร้างเฉพาะของฟิล์มสปัตเตอร์ริ่ง

แรงกดสปัตเตอร์และความเร็วการซ้อนฟิล์มยังส่งผลต่อโครงสร้างของฟิล์มด้วย เนื่องจากโมเลกุลของก๊าซมีผลในการยับยั้งการกระจายตัวของอะตอมบนพื้นผิวของสารตั้งต้น ผลของแรงดันสปัตเตอร์สูงจึงเหมาะสมกับอุณหภูมิของสารตั้งต้นที่ลดลงในแบบจำลอง ดังนั้นจึงสามารถรับฟิล์มที่มีรูพรุนที่มีเมล็ดละเอียดได้ที่ความดันสปัตเตอร์สูง ฟิล์มขนาดเกรนขนาดเล็กนี้เหมาะสำหรับการหล่อลื่น ความต้านทานการสึกหรอ การชุบแข็งพื้นผิว และการใช้งานทางกลอื่นๆ

4.จัดวางองค์ประกอบให้เท่ากัน

สารประกอบ สารผสม โลหะผสม ฯลฯ ซึ่งเหมาะสมที่จะเคลือบด้วยการระเหยแบบสุญญากาศได้ยาก เนื่องจากความดันไอของส่วนประกอบต่างกันหรือเนื่องจากจะแตกต่างกันเมื่อได้รับความร้อน วิธีการเคลือบสปัตเตอร์ริ่งคือการทำให้ชั้นผิวเป้าหมายของอะตอมเป็นชั้น ๆ ทีละชั้น ในแง่นี้เป็นทักษะการสร้างภาพยนตร์ที่สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น วัสดุทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในการผลิตการเคลือบอุตสาหกรรมโดยการสปัตเตอร์