Co to jest rozpylanie cienkich warstw?

Rozpylanie cienkich warstw jest procesem, w którym cienką warstwę nakłada się na powierzchnię przez zrzucenie cząstek z oddzielnego źródła docelowego. Proces zwykle odbywa się w komorze niskociśnieniowej, do której pompowana jest plazma gazowa. Dodatnio naładowane jony w tej plazmie wybijają cząsteczki wolne od źródła docelowego w procesie znanym jako rozpylanie. Cząstki te następnie przemieszczają się na powierzchnię odbierającą, zwaną podłożem, gdzie osadzają się na niej w postaci cienkiej folii.

Dwie główne metody rozpylania cienkowarstwowego to rozpylanie na prąd stały (DC) i rozpylanie na częstotliwości radiowej (RF). W napylaniu DC prąd stały ładuje plazmę dodatnio, natomiast napylanie RF wykorzystuje fale radiowe do ładowania. Dodatnio naładowana plazma przyspiesza do ujemnie naładowanego celu, uwalniając cząstki materiału docelowego, które osadzają się na podłożu. Rozpylanie DC jest ograniczone do materiałów przewodzących, które mogą utrzymywać prąd elektryczny, natomiast rozpylanie RF jest odpowiednie również dla materiałów izolacyjnych.

Gdy są wyrzucane z materiału docelowego, cząsteczki przemieszczają się w linii prostej, aż zetkną się z czymś. Niektóre z tych cząstek osadzają się na powierzchni, którą należy pokryć. Cząstki przemieszczające się w innych kierunkach mogą zamiast tego osadzać się na ścianach komory lub innych powierzchniach wewnątrz komory.

Argon jest zwykle materiałem plazmowym stosowanym do wybijania cząstek wolnych od materiału docelowego, ale czasami stosuje się inne gazy obojętne, takie jak neon lub krypton. Przyspieszona plazma może wybijać cząsteczki wolne od tego materiału docelowego w postaci pojedynczych atomów, grup atomów lub cząsteczek. Dostępnych jest wiele rodzajów materiałów rozpylających do różnych zastosowań. Napylanie cienką warstwą można stosować do osadzania metalowych lub niemetalicznych filmów na podłożach wykonanych z metalu, szkła lub innych materiałów.

Typowe zastosowania z wykorzystaniem rozpylania cienkich warstw obejmują powlekanie instrumentów optycznych, takich jak lustra teleskopowe, oraz powlekanie produktów konsumenckich, takich jak dyski kompaktowe i cyfrowe dyski wideo. Dzięki tej technologii wytwarzane są również elektroniczne urządzenia półprzewodnikowe i panele fotowoltaiczne. Zastosowanie rozpylania cienkich warstw rozszerzyło się nawet na produkcję leków, które podaje się pacjentowi w postaci cienkich warstw.

Korzystanie z tej metody ma wiele zalet. Rozpylanie cienkich warstw jest stosunkowo szybkie w porównaniu z innymi podobnymi procesami. Pozwala również na dobrą kontrolę grubości osadzanej folii. Ponadto materiałów docelowych nie trzeba podgrzewać, jak w procesach odparowywania, więc w razie potrzeby można je przechowywać w niskiej temperaturze.