Αρχή λειτουργίας του εξοπλισμού επικάλυψης ιόντων κενού

Ο εξοπλισμός επένδυσης ιόντων κενού είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης για να επιταχύνει τις δοκούς ιόντων και να τους κάνει να χτυπήσουν την επιφάνεια ενός αντικειμένου, σχηματίζοντας έτσι ένα λεπτό φιλμ. Η αρχή λειτουργίας του μπορεί να χωριστεί σε τρία μέρη, δηλαδή το σύστημα κενού, την πηγή ιόντων και τον στόχο.
1. Σύστημα κενού
Το κενό είναι η βασική κατάσταση για τη λειτουργία του εξοπλισμού επιμετάλλωσης ιόντων και οι τρεις παράγοντες της αντίδρασής του είναι η πίεση, η θερμοκρασία και ο κορεσμός. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ακρίβεια και η σταθερότητα της αντίδρασης, η απαίτηση κενού είναι πολύ υψηλή. Ως εκ τούτου, το σύστημα κενού είναι ένα από τα βασικά μέρη του εξοπλισμού επιμετάλλωσης ιόντων.
Το σύστημα κενού αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη: σύστημα άντλησης, σύστημα ανίχνευσης πίεσης, σύστημα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας αερίου και σύστημα πρόληψης διαρροών. Το σύστημα εκχύλισης αέρα μπορεί να εξαγάγει το αέριο στον εξοπλισμό για την επίτευξη κατάστασης κενού. Αλλά αυτό απαιτεί ένα σύνθετο σύστημα σωληνώσεων και διάφορες αντλίες κενού, συμπεριλαμβανομένων των μηχανικών αντλιών, των αντλιών διάχυσης, των μοριακών αντλιών κ.λπ.
Το σύστημα ανίχνευσης πίεσης μπορεί να ανιχνεύσει την πίεση στο θάλαμο κενού σε πραγματικό χρόνο και να το ρυθμίσει σύμφωνα με τα δεδομένα. Σε περίπτωση διαρροής, ένα σύστημα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας αερίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει γρήγορα ένα κενό. Το σύστημα κατά της διαρροής μπορεί να αποτρέψει την εμφάνιση διαρροής, όπως η σφράγιση μεταξύ της πλευράς του εξοπλισμού και της πλευράς του εξοπλισμού του αγωγού εκχύλισης, του κλεισίματος και του ανοίγματος της βαλβίδας κλπ.
2. Πηγή ιόντων
Η πηγή ιόντων είναι το μέρος του εξοπλισμού επένδυσης ιόντων που παράγει τη δέσμη ιόντων. Οι πηγές ιόντων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: χύδην πηγές και πηγές επικάλυψης. Οι χύδην πηγές δημιουργούν ομοιόμορφες δέσμες ιόντων, ενώ οι πηγές επικάλυψης χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία λεπτών μεμβρανών συγκεκριμένων υλικών. Σε ένα θάλαμο κενού, η παραγωγή ιόντων επιτυγχάνεται συνήθως χρησιμοποιώντας εκκένωση με διεγερμένη πλάσμα. Οι απορρίψεις που προκαλούνται από το πλάσμα περιλαμβάνουν εκκένωση τόξου, εκκένωση DC και απόρριψη ραδιοσυχνοτήτων.
Η πηγή ιόντων αποτελείται συνήθως από ηλεκτρόδιο δημητριακού, άνοδο, θάλαμο πηγής ιόντων και θάλαμο πηγής επικάλυψης. Μεταξύ αυτών, ο θάλαμος πηγής ιόντων είναι το κύριο σώμα του σώματος ιόντων και τα ιόντα παράγονται στο θάλαμο κενού. Ο θάλαμος πηγής επικάλυψης τοποθετεί συνήθως έναν σταθερό στόχο και η δέσμη ιόντων βομβαρδίζει τον στόχο να δημιουργήσει μια αντίδραση για να προετοιμάσει ένα λεπτό φιλμ.
3. Στόχος
Ο στόχος είναι η υλική βάση για τη διαμόρφωση λεπτών μεμβρανών σε εξοπλισμό επιμετάλλωσης ιόντων. Τα υλικά -στόχοι μπορούν να είναι διάφορα υλικά, όπως μέταλλα, οξείδια, νιτρίδια, καρβίδια κλπ. Ο στόχος αντιδρά χημικά με βομβαρδισμό με ιόντα για να σχηματίσει ένα λεπτό φιλμ. Ο εξοπλισμός επιμετάλλωσης ιόντων συνήθως υιοθετεί μια διαδικασία μεταγωγής στόχου προκειμένου να αποφευχθεί η πρόωρη φθορά του στόχου.
Κατά την προετοιμασία ενός λεπτού μεμβράνης, ο στόχος θα βομβαρδιστεί από μια δέσμη ιόντων, προκαλώντας ταυτόχρονα τα μόρια της επιφάνειας να μετατρέπονται και να συμπυκνώνονται σε ένα λεπτό φιλμ στην επιφάνεια του υποστρώματος. Επειδή τα ιόντα μπορούν να παράγουν αντιδράσεις φυσικής οξείδωσης-μείωσης, μπορούν επίσης να προστεθούν αέρια όπως οξυγόνο και άζωτο στη δέσμη ιόντων για τον έλεγχο της διαδικασίας χημικής αντίδρασης κατά την παρασκευή λεπτών μεμβρανών.
Συνοψίζω
Ο εξοπλισμός επικάλυψης ιόντων κενού είναι ένα είδος εξοπλισμού που σχηματίζει το Moire μέσω της αντίδρασης ιόντων. Η αρχή λειτουργίας του περιλαμβάνει κυρίως σύστημα κενού, πηγή ιόντων και στόχου. Η πηγή ιόντων παράγει μια δέσμη ιόντων, την επιταχύνει σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα και στη συνέχεια σχηματίζει μια λεπτή μεμβράνη στην επιφάνεια του υποστρώματος μέσω της χημικής αντίδρασης του στόχου. Με τον έλεγχο της διαδικασίας αντίδρασης μεταξύ της δέσμης ιόντων και του υλικού στόχου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες χημικές αντιδράσεις για την παρασκευή λεπτών μεμβρανών.