ציפוי ציפוי על בסיס אבק אבק ציפוי יון
Jan 09, 2018| שיטות הכנה של ציפוי TiCN
מאז 1985, לאחר Knotke שפורסם לראשונה מחקר על טכנולוגיית ציפוי TiCN, אנשים הביעו עניין רב שלה מעולה טמפרטורה גבוהה עמידות חמצון וביצועים טובים יישום, ועד כה פיתחו מגוון רחב של טכנולוגיית vapordeposition פיזית. כיום, ישנן שלוש שיטות הכנה של ציפוי TiCN, אשר מגנטרון sputter יון שיטת ציפוי, שיטת refftering radiofrequency רב יון שיטת ציפוי יון, שבו מגנטרון sputter יון שיטת ציפוי רב יון שיטת ציפוי יון הם הנפוצים ביותר משמש עלות נמוכה.
מגנטון יוטה ציפוי יון.
מגנטרון sputtering הטכניקה פותחה בתחילת 1970s, כמו העמקת הטכנולוגיה והמחקר, זה כבר בשימוש נרחב בתחום התיעוש של חשמל, סרט אופטי ואנרגיה, תעשייה מכנית וכו 'ולהיות אחד ההכנה הנפוצה ביותר של TiCN שיטות הסרט. בתהליך הציפוי, יונים Ti נוצרים באמצעות יונים Ar שנוצר על ידי אר גז הזוהר פריקה כדי להפציץ את המטרה Ti, ועל ידי זבוב האצה אלקטרוסטטית לעבודה חתיכת סרט ובכך בתצהיר. שיטה זו יש שיעור בתצהיר גבוהה, עובי עובי הסרט, ואת יון ציפוי יכול לשפר את יכולת שילוב של ציפוי ממשק המצע ולהפוך ארגון הסרט צפופה. במקביל, מטרות רגישים זיהום, ושיעור בתצהיר נמוך בתהליך ציפוי הם החולשה העיקרית שלהם. זה כבר נמצא, כאשר פחמן וחצים חנקן חלקי עולה, שיעור בתצהיר יאט.
רב יון ציפוי יון.
ציפוי רב יון יון שייך לשיטת ציפוי יון משופרת, שפותח לראשונה על ידי הסובייטים, בתחילת 1980, הראשון מעשי על ידי ארה"ב Multi-Arc. העיקרון הבסיסי הוא לקחת את מקור המטרה מתכת כמו הקתודה, פריקה על ידי קשת בין קליפת האנודה ולהפוך את אידוי היעד יינון, יצירת פלזמה החלל, ולאחר מכן הפקדת ציפוי על היצירה עבודה. בהשוואה לטכנולוגיות קרום אחרות, היתרון הוא שהקתודה מייצרת פלזמה ישירות, וניתן לכוון את יעד הקתודה באופן שרירותי, מה שמפשט מאוד את מתקן המדגם. בנוסף, רב arc מקרה אנרגיה החלקיקים הוא גבוה, שיעור יינון יכול להגיע 60% ~ 80%, צפיפות הממברנה היא גבוהה, חוזק ועמידות טובים, ממשק של הסרט מטריקס קל לייצר דיפוזיה אטומית ואת הידבקות הסרט הוא טוב.
טכניקת ציפוי אבק יון אבק משתמשת שדה פלזמה אלקטרומגנטית כדי לסנן, אשר יכול למעשה להפחית או לחסל חלקיקים גדולים. לעומת ציפוי יון קונבנציונאלי ציפוי יון, קשת סוג מסוננים קשת ציפוי מאקרו הוא לא זיהומים, מבנה הומוגני, צפוף, מסוגל לענות על הדרישות של אופטיקה, הסרט מיקרואלקטרוניקה. יש גם כמה חסרונות למקור arc מסונן, כלומר, קוטר קרן קטנה, בדרך כלל פחות מ 200nm, וקשה ליצור מערך מקור רב arc, מה שהופך את הייצור ההמוני של שטח גדול לא ניתן להשיג, ואת השידור היעילות אינה גבוהה, יעילות השידור המקסימלית של המבנה כיפוף בערך 30%, הנוכחי יון רק 2% עד 3% של זרם ARC.
השפעת זרימת הגז על מבנה הציפוי
שינוי בלחץ החלקי (N) החלקי יגרום לצפיפות יון החנקן ולשינוי באנרגיה, המשפיעים על השילוב עם אטום המתכת, מה שהופך את השינוי בכיוון האוריינטציה המועדפת, ובכך משפיע על ביצועי הציפוי. החוקרים מצאו שבמצב של לחץ כולל של 0.8Pa וזרם 20s, כאשר זרימת החנקן נמוכה מ -6 סנטימטרים, כיוון שזרם החנקן גדול מ -6 ס"מ, ) עוצמת השיא עולה, בעיקר משום במבנה של Fcc-TiCN, (111) אנרגיה משטח המטוס הוא נמוך, תחת אטומים חנקן נמוך זרימת הם הגירה אל (111) המטוס, עם עלייה של זרימת חנקן, שיעור ההגירה האטומית יורדת, אבל (200) משטח קריסטל עם אנרגיה משטח גבוה יש צפיפות צעד גבוהה, המרחק דיפוזיה הרחק נקודות אנרגיה נמוכה לרשת הוא קצר, לטובת צמיחה מועדפת קריסטל לאורך (200) משטח גביש. החוקרים מצאו כי כאשר זרימת החנקן היא 1sccm, דגימות המתקבלות הן מבנה אמורפי, כאשר זרם החנקן הוא יותר מ 2sccm, יש מבנה העמודה בסרט, גבול תבואה קיים, כאשר זרימת חנקן עולה ל 6sccm, הסרט הופך צפוף, ו בהתאמה מעדיף את המיקרו של איזוטרופיים עידון גרגר, בעיקר כמו עלייה של זרימת חנקן, שיעור ההגירה האטומית מצטמצם, משטח הממברנה משתנה פוטנציאל כימי מקומי. החוקרים מצאו כי עם זרימת חנקן גדל, התבואה שנאספה בסרט הוא פחות, פני השטח הופך צפוף וחלק, החספוס פוחת בהדרגה עד קבוע.
עכשיו את מקור הפחמן המשמש את ההכנה של החוקרים TiCN הוא C 2 H 2 או CH 4 גז בעיקר, כי TiN ו TiC הם NaCl סוג פנים מעוקב מבנה, הרדיוס של אטום N ו- C אטום קרוב מאוד, N הוא 0.071nm, C הוא 0.077nm, השניים יכולים להיות חלופי הדדית כדי ליצור חומר חד פאזי TiC (N) או של TN (C). בתנאים מסוימים, ייתכן שיש מבנה דו-שלבי. ב XRD עקיפה ספקטרום הפסגות של אותם קרובים מאוד, ואפילו כמה חפיפה, וכתוצאה מכך את המורכבות ניתוח שלב, אז זה כתוב בדרך כלל כמו TiCxN1-x.
השפעת גורמים של ציפוי ציפוי TiCN
טֶמפֶּרָטוּרָה
איכות ציפוי TiCN מושפע בעיקר על ידי גורמים בתהליך כמו הרכב, טמפרטורה ואווירה. טמפרטורת מטריקס שונה יגרום לגודל של גרגר הציפוי, לצורתו, למבנה שלו. הטמפרטורה בתצהיר גבוה מדי שיעור בתצהיר מהר מדי יגרום להציג גביש מצופה עבה מסועף, המשפיעים על איכות הציפוי; הטמפרטורה בתצהיר נמוך מדי, הוא נוטה ליצור משקעים נקבובי, רופף, המשפיעים על כוח מחייב של ציפוי מטריקס. לכן, בחירה סבירה של הטמפרטורה היא תנאי הכרחי כדי להשיג ציפוי באיכות גבוהה. Mc.Cormell וכו 'שהופקדו ציפוי TiCN על נירוסטה עם שיטת PVD, כולל זה קשיות שלה, כוח הקשר ומקדם החיכוך לא ישתנה כאשר הטמפרטורה היא מתחת 250 ℃. לאחר 450 ℃ טיפול בחום לדגימות, TiCN ציפוי חיכוך מקדם הוא 0.2 לפני 250 ℃, ועד 0.3 ב 250 ℃, אבל עדיין נמוך יותר מקדם החיכוך של טין, זה בגלל ציפוי TiCN C שיחק תפקיד סיכה. מחקרים מראים כי כאשר הטמפרטורה היא מתחת 200 מעלות צלזיוס, מקדם החיכוך ואת שיעור ללבוש של ציפוי TiCN עולה עם הטמפרטורה הגוברת.
הטיה פעימה
קיומה של הטיה פעמו משחק תפקיד חשוב מאוד כדי להפחית את טיפות ולשפר את איכות הציפוי. הטיה שלילית שמושכת מטען חיובי של מטען עבודה יכולה להפוך את יוני הטיטניום ליד היעד הקתודי להאיץ את הזבוב, להגדיל את הסיכוי להתנגשות עם חנקן בפלסמה וטיפות, ובמקביל להגדיל את כוח מליטה של טיטניום וחנקן. אם לשמור על הלחץ לחץ ואקום, זרימת חנקן מגביר עם הטיה שלילית הגדלת, אבל תוכן חנקן בסרט יורד עם הגדלת הטיה שלילית. זה בעיקר את יכולת מליטה Ti-Ti הוא חזק יותר מאשר Ti-N, ועם הגדלת הטיה שלילית, יכולת re-sputtering של טיטניום חזק יותר חנקן. בנוסף, עם הגדלת הטיה חלקיקי הפלזמה להפוך את חלקיקי האנרגיה לטוס לשנות את המטריצה, המשפיעים על המבנה הארגוני של הסרט.
ארק הנוכחי
נחשב מנקודת המבט של יישום הייצור התעשייתי, הגדלת זרם ARC יכול לשפר את הפרודוקטיביות ואת קשיות הסרט ללבוש התנגדות. הגדלת זרם ARC, כלומר טמפרטורת היעד הכוללת מגדילה, טיפות המתאים יגדל, ואת גודל טיפות יגדל מדי.
הגדלת טיפות וגודל טיפה יוביל בהכרח לירידה של עמידות בפני קורוזיה של הסרט, טיפות קוטר גדול במיוחד, עם כ 1/3 קבור בסרט בכיוון גובה ואת החורים קטנים לא סדירים בתחתית. כאשר נתקלים חומרים קורוזיביים כמו חומצה אלקלי וכו ', חורים אלה מושחתים הראשון בצורת חורים בצורת מחט, ולכן, קיומם הוא הסיבה העיקרית כי ההתנגדות קורוזיה של הציפוי מפחית. לכן, ביישום מעשי, לתיאום של הסתירה בין הזרם arc גדל אגל, כמה דרכים אופטימיזציה ניתן להשתמש, כגון כדי להגדיל את אזור אידוי של היעד, לחזק את האפקט הקירור של היעד או עיצוב arc מקור חדש אשר יכול inhibit טיפות לייצר.
