Основные физические явления в процессе осаждения

Основные физические явления, происходящие на пути атомов, покинувших испаряемый металл, в процессе осаждения сводятся к следующему: 1) атом металла в результате столкновения с другим атомом металла либо инертного газа может вновь вернуться в тигель; 2) в отличие от обычного процесса термического напыления атомы, покинувшие испаритель, движутся не по прямолинейной траектории, а рассеиваются (в результате многочисленных столкновений) по всем направлениям; 3) происходит ионизация части атомов испарившегося металла в результате столкновений с электронами, атомами и ионами плазмы; 4) при взаимных столкновениях атомов испарившегося металла может произойти их агломерация, образуются мелкие частички (—10 нм), которые заряжаются в плазме разряда. Поверхности подложки атомы металла достигают, обладая большой энергией, и могут проникать в подложку, обеспечивая тем самым высокую прочность сцепления покрытия с основой. Например, с помощью локального рентгено-спектрального анализа установили, что глубина проникновения меди в сталь при ионном осаждении составляет 7—8 мкм.

Многие вопросы, связанные с особенностями процесса ионного осаждения, еще окончательно не выяснены. В частности, неизвестно, какая часть испарившихся атомов ионизируется; какова концентрация возбужденных атомов в плазме и как она изменяется, когда в область разряда попадают атомы испарившегося металла и т. п. Однако доподлинно известно о прочности подобного покрытия, которое сравниться разве что с прочностью таких электросварных инструментов, как фитинги ПНД. Основные параметры процесса ионного осаждения следующие: давление плазмообразующего газа; скорость испарения материала покрытия, потенциал подложки и ток тлеющего разряда (т. е. степень ионизации), расстояние от испарителя до подложки. Скорость осаждения покрытия зависит от скорости испарения и расстояния до подложки, адгезия покрытия зависит от давления и степени ионизации молекул инертного газа и атомов испарившегося материала. Для увеличения степени равномерности покрытия по толщине повышают давление и увеличивают расстояние между испарителем и подложкой.