При напылении газы используются в основном для облегчения процесса осаждения тонких пленок на подложку. Выбор газа зависит от желаемых свойств материала и типа целевого материала. Инертные газы, такие как аргон, неон, криптон и ксенон, обычно используются из-за их нереактивной природы, в то время как реактивные газы, такие как кислород, азот, углекислый газ, ацетилен и метан, применяются для осаждения специфических соединений, таких как оксиды, нитриды и карбиды.
Инертные газы:
- Аргон (Ar): Аргон - наиболее часто используемый газ для напыления благодаря высокой скорости напыления, инертности, низкой цене и доступности в высокой степени чистоты. Он подходит для широкого спектра применений и материалов.
- Неон (Ne): Неон предпочтителен для напыления легких элементов, поскольку его атомный вес близко совпадает с атомным весом этих элементов, что обеспечивает эффективную передачу импульса.
- Криптон (Kr) и ксенон (Xe): Эти газы используются для напыления тяжелых элементов. Их более высокий атомный вес по сравнению с аргоном обеспечивает лучшую эффективность передачи импульса, что очень важно для эффективного напыления более тяжелых материалов мишени.
Реактивные газы:
- Кислород (O2): Используется для осаждения оксидных пленок, таких как оксид алюминия (Al2O3), диоксид кремния (SiO2), диоксид титана (TiO2) и другие. Кислород вступает в реакцию с целевым материалом, образуя на подложке нужный оксид.
- Азот (N2): Способствует осаждению нитридных пленок, таких как нитрид титана (TiN), нитрид циркония (ZrN) и другие. Азот вступает в реакцию с материалом мишени, образуя нитриды.
- Диоксид углерода (CO2): Используется для нанесения оксидных покрытий, при этом диоксид углерода вступает в реакцию с целевым материалом, образуя оксиды.
- Ацетилен (C2H2) и метан (CH4): Эти газы используются для осаждения пленок из металла-DLC (алмазоподобного углерода), гидрогенизированного карбида и карбонитрида. Они вступают в реакцию с целевым материалом, образуя эти сложные соединения.
Комбинация газов:
Во многих процессах напыления используется комбинация инертных и реактивных газов. Например, аргон часто используется в сочетании с кислородом или азотом для контроля химических реакций, происходящих во время напыления. Это позволяет точно контролировать состав и свойства осаждаемых пленок.Контроль процесса:
Выбор газа и его давление в камере напыления существенно влияют на энергию и распределение частиц, падающих на мишень, что влияет на скорость и качество осаждения пленок. Специалисты могут точно настроить эти параметры для достижения желаемой микроструктуры и свойств пленки.
