40. Характеристика процесів випаровування та розпилення металів.

Осаждение – группа способов нанесения покрытий, при которых покрытие и его связь с основанием создаётся осаждением частиц на атомно-молекулярном уровне.

Процесс проходит 3 стадии:

- сближение (адсорбция)

- сорбция

- хемосорбция

Осаждение осуществляется из твёрдой, жидкой и парогазовой фазы.

Осаждаемая фаза конденсируется в кристалическом, жидком или аморфном состояниях.

При нанесении покрытия с помощью испарения проводятся 2 процесса:

- испарение материала покрытия

- его последующее осаждение на подложке

Во всех случаях камера в которой помещается обрабатываемые детали откачивается до 10¯³ Па, затем вводится нужный газ до давления 0,1-10 Па.

Процесс подчинается термодинамическим закономерностям, поэтому можно вычислить равновесное давление фазы материала и кинетические параметры зарождения и роста новой фазы, которую определяют эволюцию и микроструктуру осаждаемого материала.

Для осаждения разнообразных материалов применяется методика мгновенного испарения при вспышке.

При испарении тугоплавких соединений применяют прямое искажение, когда осаждаются пары самого соединения и реакционное или активированное реакционное испарение.

При прямом испарении материал нагревается с помощью высокоинтенсивного источника тепла (лазерного или электронного пучка). Для испарения используют единственный испаритель или несколько испарителей.

Активированное испарение – метод в котором используется паровая фаза в виде плазмы.

Реакционное испарение – процесс испарения, осуществляется так же как и при прямом испарении, но в рабочей камере находится также химически активный газ.

Активированное реакционное испарение – сочетание двух испарений.

Процесс осаждения покрытия с плазмы – испарение материала производится с помощью электронагревателя, а плазма генерируется наведением высокочастотного электромагнитного поля.

Распіление – процесс передачи импульса в котором бістрая частица (Ar+) выбивает атом с поверхности катода.

Эффективность процесса характеризуется выходом распыления, т.е. числом выбитых атомов на каждую падающую частицу.

Распыленным атомом передаётся 1 % энергии бомбардирующей частицы, а 75 % расходуется на нагрев мишени (катода). Выход распыления растёт с увеличением энергии и массы падающей частицы. Метод магнитного распыления. Испаскаемые накальной нитью электроны движутся в электронном и магнитном полях по по длинным нелинейным траекториям. Испытывают гораздо большие столкновения с атомами газа, чем при движении по прямолинейной траектории, что увеличивает эффективность ионизации атомов (Ar). Для получения воспроизводимых по качеству покрытий необходимо контролировать многие параметры:

- начальный вакуум

- геометрия системы

- расстояние между источником паров и подложкой

- предварительная подготовка материатов и системы

- чистота газа

- давление газа

- скорость натекания

- электрическое магнитное поле

- температура подложки

Метод ионного осаждения – представляет собой термическое напыление в газавом разряде, т.е. одновременная ионизация и испарение материала в вакууме (10¯1 Па).

Ионизация осуществляется газовым разрядом в среде Ar , гелия, а термическое испарение материала: резистивным, электролучевым и электродуговым способом.