Общийоборудование для много-вакуумного нанесения ионно-дугового покрытияиспользует либо дуговую бомбардировку, либо очистку ионами аргона. Каковы конкретные различия между ними?
Один из них — очистка ионами металлов, а другой — очистка ионами газа; энергетические уровни разные, и принципы тоже разные. Сегодня Puyuan Vacuum подробно расскажет вам:
При многодуговом ионном покрытии используется метод электродугового разряда для прямого испарения металла на мишень с твердым катодом. Испаренный материал состоит из ионов катодного материала, испускаемых во время катодного дугового разряда. Это устройство не требует ванны расплава; испаряемая мишень соединена с катодом, а вакуумная камера действует как анод. Когда триггерный электрод внезапно и мгновенно контактирует с катодной мишенью, возникает дуга, образующая ярко светящееся пятно катодной дуги на поверхности катода. Диаметр пятна менее 100 мкм, а плотность тока внутри пятна может достигать 10³~10⁷ А/см². Материал в этой области мгновенно испаряется и ионизируется. Пятно катодной дуги хаотично перемещается по поверхности катода со скоростью десятки метров в секунду. Внешнее магнитное поле используется для управления траекторией и скоростью пятна. Для поддержания вакуумной дуги обычно требуется напряжение от -20 до -40 В.
Принцип многодугового ионного покрытия основан на теории вакуумно-дугового разряда с холодным катодом, которая утверждает, что перенос заряда в процессе разряда достигается за счет одновременного существования и взаимного ограничения двух механизмов: автоэлектронной эмиссии и тока положительных ионов. В процессе разряда испаряется большое количество катодного материала. Положительные ионы, генерируемые этими молекулами пара, создают чрезвычайно сильное электрическое поле на небольшом расстоянии вблизи поверхности катода. Под действием этого сильного электрического поля электроны испускаются в вакуум в виде полевых электронов. Положительные ионы могут составлять около 10% общего тока дуги. Ионы металла, притягиваемые к поверхности катода, образуют слой пространственного заряда, который, в свою очередь, генерирует сильное электрическое поле, в результате чего точки на поверхности катода с низкой работой выхода (границы зерен или трещины) начинают излучать электроны. Отдельные точки с высокой плотностью эмиссии электронов имеют высокую плотность тока. Джоулево нагревание повышает температуру, генерируя термоэлектронные электроны, что еще больше увеличивает эмиссию электронов. Этот эффект положительной обратной связи вызывает локализованную концентрацию тока.
Джоулев нагрев, создаваемый этой локализованной концентрацией тока, вызывает образование локализованной взрывной плазмы на поверхности материала катода, испускающей электроны и ионы и оставляющей следы разряда. Также выделяются частицы расплавленного катодного материала. Некоторые из испускаемых ионов притягиваются обратно к поверхности катода, образуя слой пространственного заряда, генерируя сильное электрическое поле, которое, в свою очередь, приводит к тому, что новые точки с низкой работой выхода начинают испускать электроны.
Технология многодугового ионного нанесения вакуумного покрытия имеет следующие характеристики:
Преимущества: Его можно устанавливать произвольно, чтобы обеспечить равномерную толщину пленки. Внешнее магнитное поле улучшает дуговой разряд; разрывает дугу; увеличивает скорость вращения; измельчает частицы пленки; и ускоряет заряженные частицы. Высокая скорость ионизации металла благоприятна для однородности и адгезии пленки, что делает этот процесс оптимальным для ионного осаждения. Одна дуга служит нескольким целям: она действует как источник испарения, источник пред-очистки и источник ионизации.
Недостатки: При большой мощности легко образуются крупные металлические частицы, влияющие на качество покрытия; и нестабильность дугового разряда возникает на некоторых материалах мишени.
Методы уменьшения образования капель включают: снижение плотности мощности разряда, увеличение скорости пятна дуги, усиление мер по охлаждению катода и использование магнитной фильтрации.
