33 Випаровування матеріалів для т.Плівок і покриттів: ел.-променеве, іонне, реактивне)

М етод електронного бомбардування. Пучок електронів прискорюється в електричному полі до енергії 5-30 кВ і фокусується на поверхні матеріалу для нанесення плівки. При зіткненні електронів більша частина кінетичної енергії перетворюється в джоулеве тепло, і температура поверхні досягає 3000-3500К. Випарник майже не нагрівається. Використовуються електронні гармати з вольфра-мовим катодом і з анодом, який випаровується. У першому випадку в аноді є отвір, через який електронні промені попадають на матеріал плівки. У другому випадку анодом є безпосередньо матеріал, з якого одержу-ється плівка. Електронна гармата з незалежним анодом: Анодом є метал, який випаровується, катод має вигляд петлі, розміщену біля анода.

Електронна гармата з анодом, який випаровується: А - анод; К - катод; ФЕ – фокусуючий електрод; МП - металева пара; є - електрони; ВН - висока напруга; В – вода. Найбільш складною проблемою є одержання розплавленої краплі на вершині анода. Тому був запропонований метод електростатичної стабілізації краплі за допомогою високої негативної напруги (до 4кВ) між корпусом і підкладкою. Більш надійною в роботі є електронна гармата варіанта б (але її треба охолоджувати).

І онне розпилення. Осадження металу в резуль-таті іонного (катодного) розпилення в тліючому розряді вперше спостерігав У.Гроув. В основі методу лежав простий тліючий розряд в газі Н2, Не, Аг. Метод тліючого розряду має недоліки: довжина вільного пробігу іонів та розпилених атомів мала; частина розпиленого матеріалу розсіюється і попадає знову на мішень; не можна змінювати незалежно енергію іонів, густину іонного струму та тиск газу. Великий прогрес у застосуванні іонного розпилення пов’язаний із триелектродною схемою, в якій плазма утворюється у вигляді позитивного стовпа розряду між анодом і катодом. Іонне розпилення відбувається при введенні у плазму негативного електрода-мішені. Перевагою цієї схеми є те, що навіть за відсутності магнітного поля плазма може

бути створена при більш низьких тисках газу (~ 10'1 Па). Розряд створюють і підтримують електрони, які випромінюється із термокатода. Як наслідок цього енергію іонів можна вибирати низькою і незалежною від струму розряду та тиску газів. Переваги: швидкості конденсації для різних металів, сплавів та діелектриків відрізняються мало, можна отримати багатошарові плівки та покриття; можна одержувати плівки складних матеріалів без помітної зміни їх складу; простий метод контролю товщини плівки покриття за швидкістю конденса-ції. Основні недоліки-низькі швидкості конденсації (0,08-5 нм/с), забруднення плівок атомами газів.

Реактивне розпилення. В деяких випадках є бажаним одержання хімічних сполук металу та газу. Тому хімічно активний газ можна спеціально вводити в установку для одержання необхідної сполуки. Потрібно визначенні ту частину вакуумної камери, в якій відбувається реакція: в газовому середовищі; на поверхні катода (мішені); на підкладці (саме тут). Залежно від умов розпилення можна одержувати різні хімічні сполуки. Тип сполуки залежить від процентного вмісту активного газу і від п-тра конденсації (зведене поле) де U_K - напруга на катоді; l - відстань катод-анод; р_г – тиск реактивного газу. Pалишається не зрозумілим, чому при тих же концентраціях кисню, але при більших значеннях Е утворюється СuО. Роль зведеного поля незрозуміла.