| |||||
МЕНЮ
| Вакуумное напылениеВакуумное напылениеВВЕДЕНИЕ Интенсивное развитие метода испарения и конденсации в вакууме за последние годы обусловлено универсальностью технологии, высокой производительностью процесса нанесения покрытий, малой энергоёмкостью и рядом других преимуществ по сравнению с традиционными методами получения покрытий различного функционального назначения (гальваническим осаждением, плакированием, плазменным напылением, катодным распылением). Одно из основных преимуществ метода испарения и конденсации в вакууме – экологически чистая технология. Постоянно возрастающие потребности народного хозяйства и разнообразие номенклатуры металлизируемой продукции обусловили появление широкого класса специальных вакуумных установок, предназначенных для решения конкретных производственных задач – металлизации рулонных и полосовых материалов, нанесение защитных, износостойких, декоративных покрытий на металлические и неметаллические материалы, изготовление различных плёночных элементов электронной техники. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИСПАРЕНИЯ И КОНДЕТСАЦИИ МЕТАЛЛОВ В ВАКУУМЕ. Процесс получения плёнок и покрытий методом испарения и конденсации в
вакууме состоит из двух этапов: испарения вещества в вакууме и последующей
конденсации паров на подложке. Испарение различных материалов в вакууме, в
том числе и металлов, происходит при нагревании до температуры плавления и
испарения (сублимации) либо при распылении (методы катодного и
магнетронного распыления). Металлы можно нагревать резистивным методом Скорость испарения Vи, кг/(м2с), всех веществ определяется давлением паров p, Па, при температуре Tи, K, испарения и молекулярной массой M вещества: Vи = 0.438(10 –2 p (M/Tи = A1 p (1.1) Зависимость давления паров от температуры в общем, виде описываются уравнением lg p =AT –1 + B lg T + CT + DT 2 + E (1.2) где А, В, С, D и Е – константы, характерные для данного вещества. При проведении экспериментов обычно ограничиваются коэффициентами А, Характер распределения испаряемого вещества в пространстве над
испарителем определяется двумя основными параметрами: рабочим давлением в
вакуумной камере: высокий вакуум (( (( d), средний вакуум (( ( d) и
низкий вакуум (( (( d), где ( - длина свободного пути молекул; d –
линейный размер вакуумной камеры. Если давление паров испаряемого вещества Эти законы являются базовыми при анализе закономерностей формирования плёнок на поверхностях различной конфигурации. При анализе процесса формирования покрытий на положках следует выделить два аспекта – физический и технологический. Физический аспект отражает закономерности формирования начальных слоёв покрытия, характер продольной и поперечной структур, рельефа поверхности и др. Не рассматривая детально теорию зародышеобразования и основные закономерности начального роста кристаллов, отметим, что процесс конденсации и структура сформированной плёнки существенно зависят от кинетических параметров конденсации, температуры и потенциального рельефа подложки, плотности падающего молекулярного пучка, характера взаимодействия осаждаемых атомов с подложкой. Из указанных параметров существенным является температура подложки. Многочисленными исследованиями установлено, что на нейтральной (неориентированной) подложке молекулярный пучок конденсируется только в том случае, если температура ниже некоторой критической Tкр. Принципиально возможны и реализуются на практике два механизма
конденсации молекулярных пучков испарённых веществ на различных подложках – Рассмотренные механизмы кристаллизации определяют различные характеры
формирования и роста плёнки из паровой фазы, что в конечном счёте
определяет свойства плёнок. Схематически механизмы конденсации ПК и ПЖК
показаны на рис. 1. Если конденсируемые атомы связаны с собой сильнее, чем
с поверхностью нейтральной подложки, они свободно и достаточно интенсивно
мигрируют с её поверхности. При достаточно высокой плотности потока
испаряемого вещества на поверхности подложки образуются зародыши
кристаллической фазы или жидкой конденсированной фазы, которые сначала
разрастаются сначала в двух (Рис.1, б, стадия 3), я затем и в трёх
направлениях. Если же силы взаимной связи атомов или молекул
конденсирующегося вещества меньше сил их связи с подложкой, резко
возрастает влияние кинетических параметров подложки на процесс формирования
плёнки по механизму ПК. В таблице 1 даны примеры механизмов конденсации
различных металлов на аморфных подложках. Следует отметить, что механизм
конденсации зависит (в первом приближении) от соотношения температур
подложки Tп и температур плавления Tпл конденсирующихся веществ. При
изменении Tп может измениться механизм конденсации. При конденсации
молекулярных пучков сложного состава (например, при нанесении покрытий из
сплавов) механизм конденсации зависит и от состава паровой фазы. Технологический аспект процесса конденсации отражает характер распределения толщины плёнки вдоль поверхности подложки и рассматривает влияние геометрических параметров испарения (размеров и формы испарителей и подложки, их взаимного расположения) и режима металлизации на равномерность толщины покрытия. Таблица 1 |Испаряемое вещество |Температура подложки|Характерный механизм | |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|