Что такое магнетронное распыление постоянного тока?

Магнетронное распыление постоянного тока является одним из нескольких типов распыления, который представляет собой метод физического осаждения из паровой фазы тонких пленок одного материала на другой материал. Наиболее распространенные методы осаждения распылением, использовавшиеся в 2011 году, - ионное распыление, диодное распыление и магнетронное распыление постоянного тока. Распыление имеет широкий спектр научных и промышленных применений и является одним из наиболее быстро растущих производственных процессов, используемых в современном производстве.

Очень просто, распыление происходит в вакуумной камере, где вещество бомбардируется молекулами ионизированного газа, которые вытесняют атомы из вещества. Эти атомы вылетают и ударяются о целевой материал, называемый субстратом, и связываются с ним на атомном уровне, создавая очень тонкую пленку. Это осаждение распылением осуществляется на атомном уровне, поэтому пленка и подложка имеют практически неразрывную связь, и в результате получается пленка, которая является однородной, чрезвычайно тонкой и экономичной.

Магнетроны используются в процессе распыления, чтобы помочь контролировать путь смещенных атомов, которые беспорядочно летают вокруг вакуумной камеры. Камера заполнена газом низкого давления, часто аргоном, и несколько высоковольтных магнетронных катодов размещены позади мишени для материала покрытия. Высокое напряжение течет от магнетронов через газ и создает высокоэнергетическую плазму, которая ударяет в мишень материала покрытия. Сила, создаваемая этими плазменными ионными ударами, заставляет атомы выталкиваться из материала покрытия и связываться с подложкой.

Атомы, которые выбрасываются в процессе распыления, обычно летают через камеру случайным образом. Магнетроны создают высокоэнергетические магнитные поля, которые можно позиционировать и манипулировать ими для сбора и удержания генерируемой плазмы вокруг подложки. Это заставляет выбрасываемые атомы перемещаться предсказуемыми путями к подложке. Контролируя путь атомов, можно также прогнозировать и контролировать скорость осаждения пленки и ее толщину.

Использование магнетронного распыления постоянного тока позволяет инженерам и ученым рассчитывать время и процессы, необходимые для получения пленок определенного качества. Это называется управлением процессом, и оно позволяет использовать эту технологию в промышленности при массовом производстве. Например, распыление используется для создания покрытий для оптических линз, используемых в таких предметах, как бинокли, телескопы, инфракрасное оборудование и приборы ночного видения. Компьютерная индустрия использует компакт-диски и DVD-диски, которые были изготовлены с использованием процессов распыления, а полупроводниковая промышленность использует распыление для покрытия многих типов микросхем и пластин.

В современных высокоэффективных изолированных окнах используется стекло, которое было покрыто методом напыления, и многие металлические, игрушечные и декоративные изделия изготавливаются с использованием этого процесса. Другие отрасли, использующие распыление, включают аэрокосмическую, оборонную и автомобильную отрасли, медицинскую, энергетическую, светотехническую и стекольную отрасли и многие другие. Несмотря на широкое применение, промышленность продолжает находить новые применения для магнетронного распыления постоянного тока.