Yleistämonikaari-ionipinnoitus tyhjiöpinnoituslaitteetkäyttää joko kaaripommitusta tai argonionipuhdistusta. Mitä erityisiä eroja näiden kahden välillä on?
Toinen on metalli-ionipuhdistus ja toinen kaasu-ionipuhdistus; energiatasot ovat erilaisia, ja myös periaatteet ovat erilaisia. Tänään Puyuan Vacuum antaa sinulle yksityiskohtaisen esittelyn:
Monikaari-ionipinnoitus käyttää valokaaripurkausmenetelmää metallin haihduttamiseen suoraan kiinteään katodikohteeseen. Höyrystynyt materiaali koostuu katodikaaripurkauksen aikana emittoivista katodimateriaalin ioneista. Tämä laite ei vaadi sulaa allasta; haihdutettava kohde on kytketty katodiin ja tyhjiökammio toimii anodina. Kun laukaisuelektrodi äkillisesti ja välittömästi koskettaa katodikohdetta, syntyy kaari, joka synnyttää kirkkaasti valovoimaisen katodikaaripisteen katodin pinnalle. Pisteen halkaisija on alle 100 µm ja virrantiheys pisteessä voi olla 10³~10⁷ A/cm². Tämän alueen materiaali haihtuu ja ionisoituu välittömästi. Katodikaaripiste liikkuu satunnaisesti katodin pinnalla nopeudella kymmeniä metrejä sekunnissa. Ulkoista magneettikenttää käytetään ohjaamaan pisteen liikerataa ja nopeutta. Alipainekaaren ylläpitämiseksi tarvitaan yleensä -20 - -40 V jännite.
Monikaari-ionipinnoituksen periaate perustuu kylmäkatodityhjiökaaripurkausteoriaan, jonka mukaan varauksen siirto purkausprosessin aikana saavutetaan kahden mekanismin samanaikaisella olemassaololla ja keskinäisellä rajoituksella: kenttäelektroniemissio ja positiivinen ionivirta. Purkausprosessin aikana suuri määrä katodimateriaalia haihtuu. Näiden höyrymolekyylien tuottamat positiiviset ionit luovat erittäin voimakkaan sähkökentän lyhyellä etäisyydellä lähellä katodin pintaa. Tämän vahvan sähkökentän vaikutuksesta elektronit säteilevät tyhjiöön kenttäelektroneina. Positiiviset ionit voivat muodostaa noin 10 % valokaaren kokonaisvirrasta. Katodin pintaan vetäytyneet metalli-ionit muodostavat avaruusvarauskerroksen, joka vuorostaan synnyttää voimakkaan sähkökentän, jolloin katodin pinnan kohdat, joissa on alhainen toimintakyky (raeraajat tai halkeamat), alkavat lähettää elektroneja. Yksittäisillä pisteillä, joilla on korkea elektroniemissiotiheys, on korkea virrantiheys. Joule-kuumennus nostaa lämpötilaa synnyttäen termionisia elektroneja, mikä lisää elektronien emissiota. Tämä positiivinen takaisinkytkentävaikutus aiheuttaa paikallisen virran keskittymisen.
Tämän paikallisen virtakonsentraation synnyttämä Joule-lämmitys aiheuttaa paikallisen räjähtävän plasman muodostumisen katodimateriaalin pinnalle, joka lähettää elektroneja ja ioneja ja jättää purkausjälkiä. Myös sulan katodimateriaalin hiukkasia vapautuu. Osa emittoituneista ioneista vetäytyy takaisin katodin pintaan muodostaen avaruusvarauskerroksen, joka synnyttää voimakkaan sähkökentän, mikä puolestaan saa aikaan sen, että uudet pisteet, joilla on alhainen toimintakyky, alkavat lähettää elektroneja.
Monikaari-ionipinnoitustyhjiöpinnoituslaitteiden teknologialla on seuraavat ominaisuudet:
Edut: Voidaan asentaa mielivaltaisesti tasaisen kalvon paksuuden varmistamiseksi. Ulkoinen magneettikenttä parantaa kaaripurkausta; katkaisee kaaren; lisää pyörimisnopeutta; jalostaa kalvohiukkasia; ja kiihdyttää varautuneita hiukkasia. Korkea metalli-ionisaationopeus on edullinen kalvon tasaisuuden ja tarttuvuuden kannalta, mikä tekee siitä optimaalisen prosessin ionipinnoitukseen. Yhdellä kaarella on useita tarkoituksia: se toimii haihdutuslähteenä, pommitusta edeltävänä-puhdistuslähteenä ja ionisaatiolähteenä.
Haitat: Suurella teholla syntyy helposti suuria metallihiukkasia, jotka vaikuttavat pinnoitteen laatuun; ja kaaripurkaus epävakautta esiintyy joissakin kohdemateriaaleissa.
Menetelmiä pisaroiden muodostumisen vähentämiseksi ovat: purkaustehotiheyden vähentäminen, kaaripistenopeuden lisääminen, katodin jäähdytystoimenpiteiden vahvistaminen ja magneettisuodatuksen käyttö.
