¿Qué es el recubrimiento de pulverización iónica para lentes ópticas?

En este número se seguirá presentando otro método de recubrimiento de lentes ópticas: la pulverización catódica de iones. En tecnología de recubrimiento, la pulverización catódica se refiere a la eliminación de partículas de un objetivo sólido. Para ello, se generan iones de alta energía en un plasma en el vacío y se aceleran en la dirección objetivo mediante un campo eléctrico externo. Los iones chocan con los átomos objetivo, creando una cascada de choques. Si se excede la energía mínima de aproximadamente 20 eV, se elimina el material objetivo. Algunas partículas abandonan el objetivo, se mueven hacia el sustrato y se depositan en una capa delgada sobre el sustrato.

Las lentes ópticas que utilizan este proceso de recubrimiento son adecuadas para ópticas con un amplio rango de longitudes de onda y se pueden dividir en diferentes tipos, que se distinguen principalmente por la fuente de iones utilizada, que se divide en pulverización catódica de plasma y pulverización catódica de haz de iones.

SPuttering por plasma

El sputtering por plasma incluye varios procesos de recubrimiento de lentes ópticas, como el sputtering con magnetrón, CC y RF. La característica común de estos procesos es la recuperación de iones a través de una descarga de gas, aplicando un voltaje e introduciendo un gas inerte (generalmente argón) para encender el plasma, liberando así iones que golpean el objetivo con alta energía cinética y disuelven los átomos objetivo pulverizados. desde la superficie.

La pulverización catódica con magnetrones utiliza un campo magnético para forzar a los electrones cercanos al objetivo a moverse a lo largo de la superficie del objetivo en un movimiento espiral. Este proceso se puede utilizar para producir recubrimientos ópticos que sean duros y mecánicamente resistentes.

La pulverización catódica de CC se realiza aplicando un voltaje de CC de modo que el objetivo forme un electrodo negativo y el sustrato forme un electrodo cargado positivamente. Los iones positivos (argón) del plasma golpean el objetivo y disuelven los átomos del objetivo mediante una cascada de choques, que se depositan sobre el sustrato.

La pulverización catódica de RF es un campo alterno de alta frecuencia que puede acelerar alternativamente iones de plasma (argón) y electrones en dos direcciones. En un plasma, los electrones de alta energía alcanzan la superficie libre más rápido que los iones. Esto significa que cada superficie del plasma está cargada negativamente, por lo que tiene polarización propia. En este método, los iones de argón también se aceleran hacia un objetivo sólido (cátodo), donde los átomos quedan eliminados. Como no es necesario liberar cargas positivas, se pueden atomizar materiales no conductores.

SPuttering por haz de iones

La pulverización catódica por haz de iones (IBS) se utiliza principalmente para capas densas de baja reflexión. IBS utiliza diferentes fuentes de iones separadas del objetivo y del sustrato. Se generan iones monoenergéticos pesados ​​(por ejemplo, 40AR), se enfocan y se dirigen verticalmente hacia el objetivo y se atomizan con energías típicamente de 5 a 20 keV. Los iones golpean la superficie objetivo, provocando la pulverización de los átomos objetivo, que se condensan en una capa densa sobre el sustrato. El espesor de película alcanzable sobre el sustrato depende de la corriente iónica, la distancia entre el sustrato y el objetivo, el ángulo entre el soporte y la superficie del objetivo y el tiempo de nebulización.

En comparación con la pulverización catódica MS, el proceso de recubrimiento IBS es técnicamente más complejo y, por tanto, más costoso. Es adecuado principalmente para sistemas de recubrimiento con una gran selección y requisitos.