Установка ионного осажденияКрепеж с ионным покрытием
Ионное осаждение ( IP ) — это процесс физического осаждения из паровой фазы (PVD), который иногда называют ионно-ассистированным осаждением (IAD) или ионно-паровым осаждением (IVD) и представляет собой модифицированную версию вакуумного осаждения . Ионное осаждение использует одновременную или периодическую бомбардировку подложки и осаждает пленку энергичными частицами атомного размера, называемыми ионами . Бомбардировка перед осаждением используется для распылительной очистки поверхности подложки. Во время осаждения бомбардировка используется для изменения и контроля свойств осаждаемой пленки. Важно, чтобы бомбардировка была непрерывной между этапами очистки и осаждения процесса, чтобы поддерживать атомарно чистый интерфейс. Если этот интерфейс не очищен должным образом, это может привести к более слабому покрытию или плохой адгезии.
Существует множество различных процессов вакуумного напыления покрытий, в которых они используются для различных целей, таких как коррозионная стойкость и износостойкость материала. [1]
Процесс
При ионном осаждении важными переменными процесса являются энергия, поток и масса бомбардирующих частиц, а также соотношение бомбардирующих частиц и осаждающих частиц. Осаждаемый материал может испаряться либо путем испарения, распыления (распыление смещения), дугового испарения или путем разложения химического парового прекурсора химического осаждения из паровой фазы (CVD). Энергичные частицы, используемые для бомбардировки, обычно представляют собой ионы инертного или реактивного газа или, в некоторых случаях, ионы конденсирующегося пленочного материала («пленочные ионы»). Ионное осаждение может осуществляться в плазменной среде, где ионы для бомбардировки извлекаются из плазмы, или в вакуумной среде, где ионы для бомбардировки образуются в отдельной ионной пушке . Последняя конфигурация ионного осаждения часто называется осаждением с помощью ионного пучка (IBAD). Используя реактивный газ или пар в плазме, можно осаждаться пленки составных материалов.
Ионное осаждение используется для нанесения твердых покрытий из композитных материалов на инструменты, адгезионных металлических покрытий, оптических покрытий с высокой плотностью и конформных покрытий на сложные поверхности.
На поверхности бомбардирующих частиц доступно больше энергии, что приводит к более полному связыванию. [1]
Гибкость в зависимости от уровня ионной бомбардировки. [1]
Улучшенные химические реакции при подаче плазмы и энергии на поверхность бомбардирующих частиц. [1]
Прочность материала увеличивается как минимум в 8 раз. [2]
Минусы
Больше переменных, которые необходимо учитывать по сравнению с другими методами. [1]
Равномерность покрытия не всегда одинакова [1]
Чрезмерный нагрев подложки [1]
Сжимающее напряжение [1]
Этот процесс является дорогостоящим и занимает много времени [1]
Справочная информация по ионному осаждению
Процесс ионного осаждения был впервые описан в технической литературе Дональдом М. Маттоксом из Sandia National Laboratories в 1964 году . [3] Как описано в этой статье, изначально он использовался для улучшения адгезии пленки и улучшения покрытия поверхности. [4]
История
Этот процесс был впервые использован в 1960-х годах и продолжался в течение всего времени с использованием специальных методов очистки и реактивных и квазиреактивных методов осаждения пленок. Очистка распылением использовалась с 1950-х годов для очистки научных поверхностей. В 1970-х годах высокоскоростное магнетронное распыление постоянного тока показало, что бомбардировка уплотняет пленки и повышает твердость материалов. По мере дальнейшего продвижения мы узнали в 1983 году, что бомбардировка использовалась как одновременная бомбардировка вставленных газовых ионов. [4]
^ abcdefghij Lampert, Dr. Carl (3 января 2013 г.). "Варианты вакуумного осаждения и нанесения покрытий". pfonline.com . Gardner Business Media. Архивировано из оригинала 16 июля 2017 г. . Получено 10 октября 2019 г. Ионное покрытие использует энергичную ионную бомбардировку во время осаждения для уплотнения осадка и управления свойствами покрытия, такими как напряжение и микроструктура.
^ "ИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ: ЧТО ЭТО ТАКОЕ И КАК ЕГО ПРИМЕНЯЮТ?". Магазин LC . 13 ноября 2017 г.
^ Мэттокс, Дональд М. (1 сентября 1964 г.). «Осаждение пленок с использованием ускоренных ионов». Электрохимическая технология . 2. Sandia National Laboratories. OCLC 571781676. OSTI 4672659.
^ ab Mattox, Donald M. (30 ноября 2000 г.). «Ионное покрытие — прошлое, настоящее и будущее». Surface and Coatings Technology . 133–134: 517–521.
Дальнейшее чтение
Андерс, Андре, ред. (3 октября 2000 г.). Справочник по плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждению (1-е изд.). Wiley-VCH . doi :10.1016/S0257-8972(97)00037-6. ISBN 978-0471246985. LCCN 99089627. OCLC 634942008. OL 7614013M. S2CID 135824094 – через цифровую библиотеку Университета Северного Техаса .
Бах, Ганс; Краузе, Дитер, ред. (10 июля 2003 г.). Тонкие пленки на стекле (серия Schott по стеклу и стеклокерамике). Springer Science+Business Media . doi :10.1007/978-3-662-03475-0. ISBN 978-3540585978. LCCN 97029134. OCLC 751529805. OL 682447M . Проверено 10 октября 2019 г.
Баншах, Ройнтан Ф. (15 января 1995 г.). Справочник по технологиям осаждения пленок и покрытий: наука, технология и применение . Серия «Материаловедение и технология обработки» (2-е изд.). Уильям Эндрю . ISBN 978-0815513377. LCCN 93030751. OCLC 849876613. OL 1420629M.
Глэзер, Ханс Иоахим (2000). Покрытие стекла большой площади (1-е изд.). Фон Арденне Анлагентехник. ISBN 978-3000049538. OCLC 50316451.
Glocker, David A; Shah, I Ismat, ред. (1 октября 1995 г.). Справочник по технологии тонкопленочных процессов (ред. с отрывными листами). IOP Publishing . doi :10.1201/9781351072786. ISBN 978-0750303118. OCLC 834296544. OL 9554916M.
Махан, Джон Э. (1 февраля 2000 г.). Физическое осаждение тонких пленок из паровой фазы (1-е изд.). Wiley-VCH . ISBN 978-0471330011. OCLC 924737051. OL 22626840M.
Мэттокс, Дональд М. (19 мая 2010 г.). Справочник по обработке методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) (2-е изд.). Уильям Эндрю . doi :10.1016/C2009-0-18800-1. ISBN 978-0815520375. OCLC 613958939. OL 25555274M.
Мэттокс, Дональд М. (2018). Основы технологии вакуумного покрытия (2-е изд.). Уильям Эндрю . doi :10.1016/C2016-0-03988-8. ISBN 978-0-12-813084-1. OCLC 249553816. OL 8048877M.
Mattox, Donald M.; Mattox, Vivivenne Harwood, ред. (6 сентября 2018 г.). 50 лет технологии вакуумного покрытия и рост общества вакуумных напылителей . Общество вакуумных напылителей (2-е изд.). William Andrew . ISBN 978-0128130841. LCCN 2003004260. OCLC 1104455795.
Westwood, William D. (2003). Напыление . Серия книг Комитета по образованию AVS. Том 2. Комитет по образованию, AVS . ISBN 978-0735401051. OCLC 52382234. OL 10597406M.
Willey, Ronald R. (15 декабря 2007 г.). Практический мониторинг и управление тонкими оптическими пленками . Willey Optical Consultants (2-е изд.). Willey Optical, Consultants. ISBN 978-0615181448. OCLC 500718626.
Willey, Ronald R. (27 октября 2007 г.). Практическое оборудование, материалы и процессы для оптических тонких пленок . Willey Optical, Consultants. ISBN 978-0615143972. OCLC 954134936. OL 26817514M.
