Kas ir reaktīvā izsmidzināšana?

Lai gan parastā plazmas izsmidzināšana notiek vakuuma kamerā, kurā nav atmosfēras, reaktīvā izsmidzināšana notiek vakuuma kamerā ar zema spiediena atmosfēru, kas sastāv no reaktīvās gāzes. Mašīnas speciālie sūkņi noņem normālo atmosfēru, kas ir izgatavota no oglekļa, skābekļa un slāpekļa starp citiem mikroelementiem, un piepilda kameru ar gāzi, piemēram, argonu, skābekli vai slāpekli. Reaktīvai gāzei reaktīvā izputināšanas procesā ir pozitīvs lādiņš.

Mērķa materiāls, piemēram, titāns vai alumīnijs, pēc tam tiek izlaists kamerā, arī gāzes veidā, un tiek pakļauts augstas intensitātes magnētiskajam laukam. Šis lauks pārvērš mērķa materiālu par negatīvu jonu. Negatīvi lādētais mērķa materiāls tiek piesaistīts pozitīvi lādētam reaktīvajam materiālam, un divi elementi saistas pirms nosēšanās uz pamatnes. Tādā veidā plānas plēves var izgatavot no tādiem savienojumiem kā titāna nitrīds (TiN) vai alumīnija oksīds (Al2O3).

Reaktīvā izsmidzināšana ievērojami palielina ātrumu, ar kādu no savienojuma var izveidot plānu plēvi. Lai gan tradicionālā plazmas izsmidzināšana ir piemērota, veidojot plānu kārtiņu no viena elementa, salikto plēvju veidošanās prasa ilgu laiku. Ķimikāliju piespiešana savienoties kā daļa no plānās kārtiņas procesa palīdz paātrināt ātrumu, kādā tās nogulsnējas uz pamatnes.

Spiediens reaktīvās izsmidzināšanas kamerā ir rūpīgi jāpārvalda, lai maksimāli palielinātu plānās kārtiņas augšanu. Zemā spiedienā plēve veidojas ilgi. Pie augsta spiediena reaktīvā gāze var “saindēt” mērķa virsmu, kad mērķa materiāls saņem savu negatīvo lādiņu. Tas ne tikai samazina plānās kārtiņas augšanas ātrumu uz zemāk esošās pamatnes, bet arī palielina saindēšanās ātrumu; jo mazāk ir negatīvo daļiņu, jo mazāk ķīmisko saišu tās var izveidot ar pozitīvi lādētu reaktīvo gāzi un tādējādi, jo vairāk ir reaktīvās gāzes, lai saindētu mērķa virsmu. Spiediena uzraudzība un regulēšana sistēmā palīdz novērst šo saindēšanos un ļauj plānai kārtiņai ātri augt.