Métodos de trabajo de recubrimiento óptico "pulverización al vacío" y "recubrimiento iónico"

SPuttering al vacío: cuando se utilizan partículas de alta energía para bombardear una superficie sólida, las partículas de la superficie sólida ganan energía y escapan de la superficie, depositándose en el sustrato. El fenómeno de la pulverización catódica comenzó a utilizarse en la tecnología de revestimiento en 1870. Después de 1930, se utilizó gradualmente en la producción industrial debido al aumento de la tasa de deposición. El material a depositar suele formar una placa, un objetivo, que se fija al cátodo. El sustrato se coloca sobre el ánodo frente a la superficie del objetivo, a unos centímetros de distancia del objetivo. Después de evacuar el sistema a alto vacío, se llena con gas de 10 a 1 Pa (generalmente argón) y se aplica un voltaje de varios miles de voltios entre el cátodo y el ánodo, y se genera una descarga luminosa entre los dos electrodos. Los iones positivos generados por la descarga vuelan hacia el cátodo bajo la acción del campo eléctrico y chocan con los átomos en la superficie objetivo. Los átomos objetivo que escapan de la superficie objetivo tras la colisión se denominan átomos pulverizados y su energía oscila entre 1. a varias docenas de electronvoltios. Los átomos pulverizados se depositan sobre la superficie del sustrato para formar una película. A diferencia del recubrimiento por evaporación, el recubrimiento por pulverización catódica no está limitado por el punto de fusión del material de la película y puede pulverizar sustancias refractarias como W, Ta, C, Mo, WC y TiC. La película del compuesto de pulverización catódica se puede pulverizar mediante el método de pulverización catódica reactiva, es decir, el gas reactivo (O, N, HS, CH, etc.) se agrega al gas Ar, y el gas reactivo y sus iones reaccionan con los átomos objetivo. o átomos pulverizados para generar compuestos (tales como óxidos, compuestos de nitrógeno, etc.) y depositados sobre el sustrato. La película aislante se puede depositar mediante pulverización catódica de alta frecuencia. El sustrato se monta sobre un electrodo puesto a tierra y el objetivo aislante se monta en el electrodo opuesto. Un extremo de la fuente de alimentación de alta frecuencia está conectado a tierra y el otro extremo está conectado al electrodo equipado con un objetivo aislante a través de una red de adaptación y un condensador de bloqueo de CC. Después de encender la fuente de alimentación de alta frecuencia, el voltaje de alta frecuencia cambia continuamente de polaridad. Los electrones y los iones positivos en el plasma golpean el objetivo aislante respectivamente durante el semiciclo positivo y el semiciclo negativo del voltaje. Dado que la movilidad de los electrones es mayor que la de los iones positivos, la superficie del objetivo aislante está cargada negativamente. Cuando se alcanza el equilibrio dinámico, el objetivo tiene un potencial de polarización negativo, de modo que continúa la pulverización de iones positivos sobre el objetivo. El uso de pulverización catódica con magnetrón puede aumentar la tasa de deposición en casi un orden de magnitud en comparación con la pulverización catódica sin magnetrón. Revestimiento iónico: las moléculas de sustancias evaporadas se ionizan por colisión de electrones y luego se depositan como iones en la superficie sólida, lo que se denomina revestimiento iónico. Esta tecnología fue propuesta por D. Mattocks en 1963. El revestimiento iónico es una combinación de tecnología de evaporación al vacío y pulverización catódica. En la Figura 4 se muestra un sistema de revestimiento de iones [Diagrama esquemático del sistema de revestimiento de iones]. La mesa de sustrato se utiliza como cátodo, la carcasa se utiliza como ánodo y se llena con un gas inerte (como argón) para generar un descarga luminosa. La ionización ocurre cuando las moléculas evaporadas de la fuente de evaporación pasan a través de la zona de plasma. Los iones positivos son acelerados por el voltaje negativo de la etapa del sustrato y golpean la superficie del sustrato. Los átomos neutros sindicalizados (que representan aproximadamente el 95% del material evaporado) también se depositan en la superficie del sustrato o en la pared de la cámara de vacío. El efecto de aceleración del campo eléctrico sobre las moléculas de vapor ionizado (la energía de los iones es de varios cientos a varios miles de electronvoltios) y el efecto de limpieza por pulverización catódica de los iones de argón sobre el sustrato mejoran en gran medida la fuerza de adhesión de la capa de película. El proceso de revestimiento iónico combina las características de evaporación (alta tasa de deposición) y pulverización catódica (buena adhesión de la película). Tiene buenas propiedades de difracción y puede recubrir piezas de trabajo con formas complejas.