Распыления ионным бомбардированием - Методы получения тонких пленок - 22 Февраля 2009

Распыления ионным бомбардированием - Методы получения тонких пленок

Осаждения пленок распылением материала в плазме газового разряда по сравнению с ТВН расширяет возможности получения пленок с заданными свойствами. Распыления позволяет осаждать пленки тугоплавких материалов, сплавов, сложных веществ и материалов с низким давлением паров.
Создание потока частиц проходит в результате бомбардировки поверхности мишени ионами аргона, ускоренными до энергий, достаточных для распыления.
Материал розпиляеться в виде нейтральных атомов или молекул, около 1% его ионизуеться электронными плазмы. Распыления, в отличие от выпаривания, не зависит от упругости пара вещества которую осаждает. Это позволяет наносить пленки тугоплавких материалов при относительно низких температурах. При получении пленок сплавов в начале розпиляеться в основном компонент с большим коэффициентом распыления, например никель в нихроми. Приток компонента, которого не хватает, происходит с помощью диффузии, поэтому быстро наступает равновесие, и состав потока распыленных атомов соответствует составу сплава. В результате только несколько первых атомных слоев пленки отличаются от основного состава. Нанесение многосложных пленок можно осуществить путем распыления нескольких различных катодов.
Распространение частиц проходит в плазме газового разряда. В результате столкновений с молекулами остаточного газа нарушается направленность потока частиц, которые розпиляються, и они попадают на поверхность основы под разными углами.
Конденсация, образование зародышей и рост пленки при ионного распылении существенно отличается от этих этапов при термовакуумному распылении. Поток распыленной вещества имеет ряд особенностей: на 1 ... 2 порядки больше энергии атомов, которые попадают на основу, на порядок меньше плотности потока частиц; случайный характер направлении удара атомов о поверхность основы; наличие в потоке наряду с нейтральными атомами их ионов, а также молекул остаточного газа.
Все это обусловливает повышение температуры основы, увеличение скорости миграции на поверхности, интенсивную десорбции молекул которые осаджуються и остаточных газов.
При ионного распылении для конденсации не существует критической температуры основы и критической плотности потока распыленной вещества. Наряду с механизмом роста пленок из нейтральных частиц в данном случае действует и зачаточном механизм роста, так что наряду с атомами распыленной вещества на основу попадают и ионы инертного газа и относительно большое количество ионизированных в мижелектронному пространстве атомов вещества. Заряженные частицы за счет дополнительной электростатического энергии увеличивают поверхностную миграцию между зародыша и ускоряют их рост. Последним объясняется то, что осаджуеми ионным распылением пленки становятся сплошными при меньшей толщины, чем пленки, полученные термовакуумним напылением. Скорость осаждения пленок, как правило, ниже, чем при термовакуумному напыление, через малую плотность потока, а плотность пленок высшее через большую энергию частиц, осаджуються.
Различают катодной (физическое и реактивное), ионно-плазменная, а также высокочастотные и магнетронный распыления.