ЗМІСТ
1. Фізичні основи нанесення покриттів методом розпилення. 3
1.1 Фізичні основи іонного розпилення. 3
1.2 Катодне розпорошення. 7
1.3 магнетрон розпорошення. 9
1.4 Високочастотне розпорошення. 12
1.5 Отримання покриттів розпиленням в несамостійному газовому розряді. 13
1.6 Методи контролю параметрів осадження покриттів. 15
1.7 Вакуумна металізація полімерних матеріалів. 19
1.8 Особливості вакуумної металізації полімерних матеріалів. 21
1.9 Технологія вакуумної металізації полімерних матеріалів. 23
Список використаних джерел. 27
В
1. Фізичні основи нанесення покриттів методом розпилення
1.1 Фізичні основи іонного розпилення
При взаємодії швидких частинок (іонів) з поверхнею твердого тіла (мішені) протікає каскад пружних бінарних зіткнень, основним результатом яких є передача атомам мішені енергії та імпульсу. Якщо передана атому енергія перевищує енергію зв'язку його з іншими, то атом може залишити поверхню і перейти в газову фазу. При цьому температура мішені значно нижче температури випаровування матеріалу, з якого вона виготовлена.
Так як зіткнення атомів мають пружний характер, то для такої системи виконуються закон збереження імпульсу і кінетичної енергії. Тоді, у випадку взаємодії іона з нерухомим атомом підкладки, представленому на малюнку 1, можна записати
;
,
де mi, mа - маса іона і атома мішені відповідно; vi, vi ,1-швидкість іона до і після взаємодії; Vа - швидкість атома мішені після зіткнення; - кут розсіювання. p> mi, Ei, pi
В
Рисунок 1 - Схема взаємодії іона з атомом мішені
У результаті рішення наведеної вище системи рівнянь отримаємо наступне вираження для енергії, яку передав іон поверхневому атому в результаті зіткнення:
, (1)
де Еi - енергія іона.
Аналіз виразу (7.8) показує, що найбільш інтенсивно енергообмін відбувається за умови рівності мас іона і атома.
Якщо в якості бомбардуючої частинки використовуються електрони, маса яких, як відомо, значно менше маси атомів, то з (1) отримаємо, т. е. в цьому випадку передача енергії неефективна, так як
mi <
Отриманий результат дозволяє зробити висновок про те, що розпорошення твердих тіл під дією електронів практично неможливо.
Встановлено, що якщо Еа ≥ Еd (Е d - порогова енергія зсуву атома), то атом покидає вузол кристалічної решітки і виникає зміщений атом віддачі. Для більшості металів Еd ≈ 10 ... 50 еВ. Так, наприклад, для танталу Еd = 32 еВ, для хрому -28 еВ, для алюмінію-16,5 еВ, вольфраму-50 еВ. При звичайних режимах розпилення (енергія іонів Ei = 0,1 ... 10 кеВ) умова, що визначає ймовірність утворення атомів віддачі, виконується.
Під дією одного іона в мішені відбувається кілька пружних зіткнень, при цьому середнє число зміщених атомів може бути визначено за формулою
.
Наприклад, при розпиленні іонами з Ei = 5 кеВ число зміщених атомів у кристалічній решітці, які мають Еd = 25 еВ,
.
Поверхневі атоми віддачі, що отримали досить високу енергію, йдуть з поверхні і утворюють потік розпилюються частинок. Іонну розпилення є процесом поверхневим. Потік розпорошених частинок формується з атомів, які знаходяться в першому, другому і тільки при великих значеннях енергії іонів - у третьому шарі.
Ефективність іонного розпилення характеризується коефіцієнтом розпилення S, який можна визначити як число атомів, які розпилюються при дії на мішень одного іона,
S = vр/Ii,
де vр-швидкість розпилення, ат.м-2с-1; Ii-щільність потоку іонів, іон. м-2.с-1.
У теорії Зигмунда для електронів з енергією Еi <1 кеВ отримано такий вираз для коефіцієнта розпилення:
,
де; О±-залежить від співвідношення мас іона і атома; - енергія зв'язку поверхневого атома (енергія сублімації).
Коефіцієнт розпилення досить сильно залежить також від кута падіння іонів:
.
Параметр f визначається співвідношенням мас. При
; прі. br/>
Як правило, найбільшу розпилювання відбувається при кутах падіння іонів 60 ... 75 В°. При похилому падінні на поверхню монокристалів залежність S від кута падіння іонів має більш складний характер.
На підставі отриманих результатів можна сформулювати такі основні напрямки інтенсифікації процесу розпилення:
- збільшення щільності іонного струму;
- збільшення енергії іонів;
- розпорошення при оптимальних кутах падіння іонів.
Важливим параметром розпилення частинок є їх просторовий розподіл. p> У загальному випадку кутове розподіл розпорошених атомів може бути описано виразом
I (П†) = I (0) соsnП†, (7.9)
де n - параметр, залежний ...
