Что такое распыление?

Распыление - это метод нанесения очень тонких слоев материала на поверхность путем бомбардировки исходного материала в герметичной камере электронами или другими энергичными частицами для выброса атомов источника в виде аэрозоля, который затем оседает на всех поверхностях в камере. , Процесс может наносить очень тонкие слои пленок вплоть до атомного масштаба, но также имеет тенденцию быть медленным и лучше всего использоваться для небольших площадей поверхности. Области применения включают покрытие биологических образцов для получения изображений в сканирующих электронных микроскопах (СЭМ), нанесение тонких пленок в полупроводниковой промышленности и нанесение покрытий для миниатюрной электроники. Индустрия нанотехнологий в медицине, информатике и исследованиях в области материаловедения часто опирается на напылительное осаждение для создания новых композитов и устройств в нанометровом или миллиардном масштабе.

Несколько различных типов методов распыления широко используются, в том числе газовое, реактивное и магнетронное распыление. Ионный пучок и ионное распыление также широко используются из-за разнообразия химических веществ, которые могут существовать в ионном состоянии. Магнетронное распыление дополнительно разбивается на приложения постоянного тока (постоянного тока), переменного тока (переменного тока) и радиочастотного (РЧ).

Магнетронное распыление работает путем размещения магнитного поля вокруг исходного материала, который будет использоваться для нанесения слоев на мишень. Затем камера заполняется инертным газом, таким как аргон. Поскольку исходный материал электрически заряжается током переменного или постоянного тока, выброшенные электроны захватываются магнитным полем и в конечном итоге взаимодействуют с газообразным аргоном в камере, создавая энергетические ионы, состоящие как из аргона, так и из исходного материала. Затем эти ионы покидают магнитное поле и воздействуют на материал мишени, медленно осаждая тонкий слой исходного материала на его поверхность. В этом случае радиочастотное распыление используется для нанесения нескольких разновидностей оксидных пленок на изолирующие мишени путем быстрого изменения электрического смещения между мишенью и источником.

Распыление ионного пучка работает без источника магнитного поля. Ионы, которые выбрасываются из исходного материала, взаимодействуют с электронами из вторичного источника, так что они бомбардируют мишень нейтральными атомами. Это делает систему ионного распыления способной покрывать как проводящий, так и изолирующий целевой материал и детали, такие как тонкопленочные головки для компьютерных жестких дисков.

Реактивные распылительные машины основаны на химических реакциях между целевым материалом и газами, которые закачиваются в вакуум в камере. Непосредственное управление слоями осаждения осуществляется путем изменения давления и количества газов в камере. Пленки, используемые в оптических компонентах и ​​солнечных элементах, часто изготавливаются при реактивном распылении, так как стехиометрия или скорость химической реакции могут точно контролироваться.