發(fā)展

真空離子鍍膜于1963年由D.M.Mattox提出,并開始實驗。1971年Chamber等發(fā)表電子束離子鍍技術,1972年B報告了反應蒸發(fā)鍍(ARE)技術,并制作了TIN及TIC超硬膜。同年,MOLEY和SMITH將空心陰極技術應用于鍍膜。20世紀八十年代,國內又相繼出現了多弧離子鍍及電弧放電高真空離子鍍,至此離子鍍達到工業(yè)應用水平。

原理

離子鍍是真空室中,利用氣體放電或被蒸發(fā)物質部分離化,在氣體離子或被蒸發(fā)物質粒子轟擊作用的同時,將蒸發(fā)物或反應物沉積在基片上。離子鍍把輝光放電現象、等離子體技術和真空蒸發(fā)三者有機結合起來,不僅能明顯地改進了膜質量,而且還擴大了薄膜的應用范圍。其優(yōu)點是薄膜附著力強,繞射性好,膜材廣泛等。D.M.首次提出離子鍍原理,起工作過程是:

先將真空室抽至4×10(-3)帕以上的真空度,再接通高壓電源,在蒸發(fā)源與基片之間建立一個低壓氣體放電的低溫等離子區(qū)?;姌O接上5KV直流負高壓,從而形成輝光放電陰極。輝光放電區(qū)產生的惰性氣體離子進入陰極暗區(qū)被電場加速并轟擊基片表面,對其進行清洗。然后進入鍍膜過程,加熱使鍍料氣化,起原子進入等離子區(qū),與惰性氣體離子及電子發(fā)生碰撞,少部分產生離化。離化后的離子及氣體離子以較高能量轟擊鍍層表面,致使膜層質量得到改善。

然而多弧離子鍍與一般的離子鍍有著很大的區(qū)別。多弧離子鍍采用的是弧光放電,而并不是傳統離子鍍的輝光放電進行沉積。簡單的說,多弧離子鍍的原理就是把陰極靶作為蒸發(fā)源,通過靶與陽極殼體之間的弧光放電,使靶材蒸發(fā),從而在空間中形成等離子體,對基體進行沉積。

優(yōu)點

(1)從陰極直接產生等離子體,不用熔池,陰極靶可根據工件形狀在任意方向布置,使夾具大為簡化。

(2)入射粒子能量高,膜的致密度高,強度和耐久性好,附著強度好。

(3)離化率高,一般可達60%~80%。

(4)從應用的角度講,其突出優(yōu)點是蒸鍍速率快。

缺點

在高的功率下,要產生飛點,從而影響鍍膜質量。