Плазменное напыление - это процесс, используемый в физическом осаждении из паровой фазы (PVD) для нанесения тонких пленок на подложку. Он включает в себя выброс атомов с поверхности материала-мишени при ударе высокоэнергетических частиц, обычно ионов из плазмы. Вот подробное объяснение того, как работает плазменное напыление:
Образование плазмы:
Процесс начинается с введения инертного газа, обычно аргона, в вакуумную камеру. Давление внутри камеры поддерживается на определенном уровне, обычно до 0,1 Торр. Затем источник постоянного или радиочастотного тока используется для ионизации газа аргона, создавая плазму. Эта плазма содержит ионы аргона и свободные электроны, которые находятся в почти равновесном состоянии.Ионная бомбардировка:
В плазменной среде ионы аргона ускоряются по направлению к материалу мишени (катоду) под действием напряжения. Мишень - это материал, из которого будут распыляться атомы. Когда ионы ударяются о мишень, они передают свою энергию атомам мишени, в результате чего некоторые из них выбрасываются с поверхности. Этот процесс известен как напыление.
Скорость напыления:
Скорость, с которой атомы вылетают из мишени, зависит от нескольких факторов, включая выход распыления, молярную массу мишени, плотность материала и плотность ионного тока. Скорость распыления может быть математически представлена как:[ \text{Скорость распыления} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
где ( M ) - молярная масса мишени, ( S ) - выход распыления, ( j ) - плотность ионного тока, ( p ) - плотность материала, ( N_A ) - число Авогадро, и ( e ) - заряд электрона.Осаждение тонкой пленки:
Выброшенные из мишени атомы проходят через плазму и в конечном итоге оседают на подложке, образуя тонкую пленку. Этот процесс осаждения очень важен для приложений, требующих точных и высококачественных покрытий, например, в светодиодных дисплеях, оптических фильтрах и прецизионной оптике.
Магнетронное напыление:
