Kas ir izsmidzināšana?

Izsmidzināšana ir metode ļoti plānu materiāla slāņu nogulsnēšanai uz virsmas, bombardējot izejmateriālu noslēgtā kamerā ar elektroniem vai citām enerģētiskām daļiņām, lai aerosola veidā izspiestu avota atomus, kas pēc tam nosēžas uz visām kameras virsmām. . Process var nogulsnēt ļoti smalkus plēvju slāņus līdz pat atomu mērogam, bet arī mēdz būt lēns, un to vislabāk izmantot maziem virsmas laukumiem. Pielietojumi ietver bioloģisko paraugu pārklāšanu attēlveidošanai skenējošos elektronu mikroskopos (SEM), plānslāņa uzklāšanu pusvadītāju rūpniecībā un pārklājumu uzklāšanu miniaturizētai elektronikai. Nanotehnoloģiju nozare medicīnā, datorzinātnēs un materiālu zinātnes pētniecībā bieži paļaujas uz izsmidzināšanu, lai izstrādātu jaunus kompozītmateriālus un ierīces nanometra jeb vienas miljardās daļas mērogā.

Parasti tiek izmantotas vairākas dažādas izsmidzināšanas metodes, tostarp gāzes plūsma, reaktīvā un magnetrona izsmidzināšana. Jonu staru un jonu izsmidzināšanu plaši izmanto arī dažādu ķīmisko vielu dēļ, kas var pastāvēt jonu stāvoklī. Magnetronu izsmidzināšana ir sīkāk sadalīta līdzstrāvas (DC), maiņstrāvas (AC) un radio frekvences (RF) lietojumos.

Magnetronu izsmidzināšana darbojas, novietojot magnētisko lauku ap avota materiālu, kas tiks izmantots slāņu nogulsnēšanai uz mērķa. Pēc tam kameru piepilda ar inertu gāzi, piemēram, argonu. Tā kā avota materiāls ir elektriski uzlādēts ar maiņstrāvu vai līdzstrāvu, izmesti elektroni tiek iesprostoti magnētiskajā laukā un galu galā mijiedarbojas ar argona gāzi kamerā, veidojot enerģiskus jonus, kas sastāv gan no argona, gan no avota materiāla. Pēc tam šie joni izkļūst no magnētiskā lauka un iedarbojas uz mērķa materiālu, lēnām uzklājot smalku izejmateriāla slāni uz tā virsmas. RF izsmidzināšanu šajā gadījumā izmanto, lai uz izolācijas mērķiem uzklātu vairākas oksīda plēves, strauji mainot elektrisko novirzi starp mērķi un avotu.

Jonu staru izsmidzināšana darbojas bez avota magnētiskā lauka. Joni, kas tiek izmesti no izejmateriāla, mijiedarbojas ar elektroniem no sekundārā avota, tādējādi bombardējot mērķi ar neitrāliem atomiem. Tas padara jonu izsmidzināšanas sistēmu spējīgu pārklāt gan vadošus, gan izolējošus mērķa materiālus un detaļas, piemēram, datora cieto disku plānās plēves galviņas.

Reaktīvās izsmidzināšanas iekārtas balstās uz ķīmiskām reakcijām starp mērķa materiālu un gāzēm, kas tiek iesūknētas kameras vakuumā. Tieša nogulsnēšanās slāņu kontrole tiek veikta, mainot spiedienu un gāzu daudzumu kamerā. Plēves, ko izmanto optiskajos komponentos un saules baterijās, bieži tiek izgatavotas reaktīvā izsmidzināšanā, jo stehiometriju vai ķīmiskās reakcijas ātrumu var precīzi kontrolēt.