Pertumbuhan Filem

Semua proses pengendapan filem tipis terdiri daripada tiga langkah:

1. pengeluaran spesies pembentuk filem

2. pengangkutan spesies ini dari sumber ke substrat

3. pemeluwapan dan jahitan pada substrat

Dalam PVD langkah pertama adalah sama ada penyejatan atau pemercikan, langkah kedua menunjukkan pengangkutan line-of-sight jika tekanan proses sangat rendah dan terdapat kebarangkalian kecil untuk perlanggaran atau pengangkutan aliran jika tekanan tinggi. Jenis pengangkutan mempengaruhi pertumbuhan sebenar filem dalam langkah ketiga.

Apabila sebuah atom tiba di permukaan substrat dan sedang terserap, ia akan meresap ke permukaan sehingga ia sama ada diseret atau terikat ke tapak yang menggembirakan energetik. Penyebaran permukaan ini bergantung pada tenaga apa atom telah sampai ke permukaan dan jika substrat dibekalkan oleh tenaga tambahan, contohnya dengan pemanasan atau pengeboman ion. Tenaga atom bergantung kepada tekanan di dalam ruang pemendapan, tekanan tinggi mengurangkan tenaga akibat kehilangan tenaga dalam perlanggaran. Pengeboman ion permukaan mungkin dalam kaedah berasaskan plasma dan boleh dikendalikan oleh voltan bias negatif substrat berkenaan dengan plasma.

Jika atom melekat pada atom filem yang lain di permukaan, pasangan mudah alih rendah dicipta dan ini meningkatkan kebarangkalian untuk atom lain untuk melekat pada mereka. Pada bilangan atom penting, atau nukleus penting, nukleus dibentuk. Nuklei ini akan berkembang ke pulau-pulau kristal yang akan bergabung apabila bertemu antara satu sama lain dan akhirnya membentuk filem yang berterusan. Bergantung pada parameter proses, pertumbuhan filem akan diteruskan dengan cara yang berlainan yang memberikan struktur mikro yang berbeza. Filem ini boleh berkembang lapisan demi lapisan atau di pulau-pulau 3D atau dalam gabungan kedua-dua mod pertumbuhan ini.

Dalam PVD pertumbuhan filem sering kolumnar, iaitu kristal tumbuh di lajur dengan batasan butir yang lebih maju di antara mereka. Batasan butiran boleh mengandungi lompang dan merosot sifat-sifat paling banyak filem, tetapi filem yang padat, kasar kolum dapat mempunyai contoh sifat-sifat tribologis yang sangat baik. Struktur mikro yang padat dalam filem itu sering dikehendaki. Apabila struktur mikro padat dipromosikan oleh pengeboman ion filem yang semakin meningkat, filem-filem sedemikian sering boleh didepositkan oleh kaedah PVD dalam plasmas berkepadatan tinggi.

Beberapa model pertumbuhan filem untuk mempengaruhi keadaan deposisi pada mikrostruktur filem telah dibangunkan. Yang biasa digunakan adalah model zon struktur empirikal di mana mod pertumbuhan yang berbeza (zon) dikenalpasti dalam gambarajah untuk suhu yang berbeza untuk mencairkan nisbah suhu (T / T m). Kajian menyeluruh tentang model sedemikian telah diterbitkan oleh John A. Thornton pada tahun 1977 dan di sini menyimpulkan ringkasan ringkas ini. Movchan dan Demchishin membuat klasifikasi berikut: Zon 1 muncul apabila T / T m <0.3 dan="" dicirikan="" oleh="" kekasaran="" permukaan="" tinggi="" dan="" sempadan=""> Zon 2 muncul apabila 0.3 <0.5 dan="" dicirikan="" oleh="" mat,="" permukaan="" licin="" dan="" butiran="" kolumnar="" dengan="" sempadan="" yang="" jelas="" dan=""> Zon 3 muncul apabila 0.5 <1 dan="" dicirikan="" oleh="" permukaan="" terang="" dan="" butiran=""> Struktur dan sifat zon ini hampir dengan bahan pukal. Thornton telah mencadangkan satu model diperluaskan di mana pengaruh proses tekanan gas ditambah ke paksi kedua dalam rajah. Diagram ini zon keempat (zon T, peralihan) boleh dikenal pasti di antara zon 1 dan zon 2. Struktur zon T adalah padat dan berserabut tanpa sempadan bijian yang tidak disokong.