Характеристики и особенности получения методов обработки и получения материалов в вакууме

Лекция 2

ПиКИПУ

Характеристики и особенности получения методов

обработки и получения материалов в вакууме.

Основные параметры технологических процессов.

В самом общем случае для образования прочных связей между атомами поверхности и частицами осаждаемого материала необходимо:

а) подобрать атомы, взаимодействие которых приведет к образованию прочной связи.

б) привести взаимодействующие частицы в соприкосновение (т.е. на расстояние, при котором начинается установление одного из видов химических или металлических связей)

в) сообщить взаимодействующим частицам энергию, достаточную для инициации процесса установления химической связи).

Обычно для этих целей используют:

1.  Растворители (для красок, лаков);

2.  Электролиты, для перевода солей осаждаемых металлов в состояние катионов и анионов.

3.  Газообразующую сразу летучих соединений осаждаемых материалов.

4.  Высокие давления.

5.  Высокие температуры.

6.  Катализаторы (активные и нейтральные).

7.  Плавления материала покрытия при его осаждении (планирование).

8.  Применение импульсных (ударных) процессов (взрывное соединение, сварка).

1.  Процессы ведутся в вакууме при давлениях от 10⁰ до 10^-5 Па.

2.  Вакуум защитная среда.

3.  Возможность очистки поверхности детали перед нанесением покрытия.

4.  Направление распространения потока прямолинейное.

5.  Использование электрических и магнитных полей для управления потоком вещества покрытия и его энергией.

6.  Материал покрытия в виде атомов (молекул), ионов.

7.  Высокие, измеряемые и управляемые в широких пределах энергии частиц (0,1 эВ – 10³ эВ).

Основные параметры технологических процессов в вакууме.

1.  Процессы ведутся в вакууме при давлениях от 10⁰ до 10^-5 Па.

2.  Характерные толщины покрытий составляют от 10^-10 до 10^-3 Па.

3.  Скорости нанесения покрытий составляют от единиц нанометров в минуту (установки) диодной, триодной схем катодного распыления) до 10³ мкм/мин (для электронно-лучевого испарения). МРС позволяет обеспечить скорости распыления порядка 0,1-10 мкм/мин.

4.  Особенностью нанесения в вакууме является прямолинейное распространение частиц (ионов, атомов) потока, что определяет предпочтительную форму изделия. В частности, вакуумными методами не удается нанести равномерное покрытие на детали имеющие затененные поверхности, а также на внутренние поверхности цилиндров при отношениях L/D > 1,5.

5.  Существенным ограничением  является также габаритные размеры как изделий так и вакуумных камер.

6.  При реализации вакуумных технологических процессов температура обрабатываемой детали может находиться в интервале от комнатной (при специальном охлаждении и значительно ниже) температуры до нескольких сот градусов (при ____________ выращивании пленок).

7.  Обработке в вакууме могут подвергаться материалы, которые при требуемых давлениях в вакуумной камере, температуре технологического процесса и составе остальных газов не оказывает вредного влияния на конечный результат процесса.

8.  Состав остаточной атмосферы в вакуумной камере:

-  продукты дегазации стенок вакуумной камеры, внутрикамерной оснастки;

-  продукты, поступающие в рабочий объем при испарении и распылении мишеней (газы растворенные в материале мишени);

-  пары рабочих жидкостей вакуумных насосов;

-  летучие соединения продуктов реакции остаточных газов с материалом потока;

-  продукты дегазации мишени;

-  рабочие газы, используемые для поддержания работы генератора потока вещества покрытия (Ar, Ne, Kr, He);

-   рабочие газы, используемые для получения требуемых соединений на поверхности изделия (от N₂ и O₂ до сложных неорганических газообразных соединений).