Film növekedés

Minden vékonyréteg-lerakódási folyamat három lépést tartalmaz:

1. a filmképző fajok előállítása

2. e fajok szállítása a forrástól az aljzatig

3. kondenzáció és varrás az aljzaton

A PVD-ben az első lépés párologtatás vagy porlasztás, a második lépés látószögű közlekedést jelent, ha a folyamatnyomás nagyon alacsony, és az esetleges ütközés esetén kisebb a valószínűsége az ütközéseknél, vagy ha a nyomás magas. A közlekedés típusa befolyásolja a film tényleges növekedését a harmadik lépésben.

Amikor egy atom érkezik a szubsztrátum felületére, és adszorbeálódik, akkor a felületen diffundál, amíg el nem éri vagy egy energikus, kedvező helyre ragad. Ez a felszíni diffúzió attól függ, hogy az atom milyen energiával érkezik a felszínre, és ha a szubsztrátot egy további energia szolgáltatja, pl. Fűtés vagy ion bombázás útján. Az atom energiája a lerakódókamrában lévő nyomástól függ, nagynyomással csökken az ütközés során keletkező energiaveszteség. A felület ionos bombázása plazma alapú módszerekkel lehetséges, és a szubsztrátum negatív biasfeszültségével szabályozható a plazmához viszonyítva.

Ha az atom a másik felszínén egy másik atomhoz ragaszkodik, egy alacsony mobilitási párt hoz létre, ami növeli annak valószínűségét, hogy egy másik atom ragaszkodni tud hozzájuk. Az atomok kritikus létszámánál vagy kritikus nukleiális méreténél egy mag keletkezik. Ezek a magok olyan kristályos szigetekké válnak, amelyek összeolvadnak egymás találkozásánál, és végül folyamatos filmeket alkotnak. A folyamatparaméterektől függően a filmnövekedés különböző módokon folytatódik, különböző mikrostruktúrákkal. A film növekedhet rétegenként vagy 3D-szigeteken, vagy e két növekedési mód kombinációjával.

A PVD-ben a film növekedése gyakran oszlopos, vagyis a kristályok olyan oszlopokban nőnek fel, amelyek között több vagy kevesebb kifejtett szemcsehatár van. A szemcsehatárok üregeket tartalmazhatnak és ronthatják a film legtöbb tulajdonságát, de a valódi sűrű, oszlopos film például kiváló tribológiai tulajdonságokkal bírhat. A film teljes sűrű mikroszerkezete gyakran nagyon kívánatos. Mivel a sűrű mikrostruktúrát elősegíti a növekvő film ion bombázása, az ilyen filmeket gyakran PVD-módszerekkel lehet felhordani nagy sűrűségű plazmákban.

Számos filmnövekedési modellt dolgoztak ki a lerakódási állapot befolyásolására a film mikrostruktúráján. Gyakran használt empirikus szerkezeti zóna modellek, ahol a különböző hőmérsékleti és olvadási hőmérsékleti arányok (T / T m) diagramja különböző növekedési módokat (zónákat) azonosít. Az ilyen modellek széles körű áttekintését John A. Thornton 1977-ben publikálta, és ebből egy rövid összefoglalást követ. Movchan és Demchishin a következő besorolást végezte el: Az 1. zóna akkor jelenik meg, ha T / T m <0,3, és="" nagy="" felületi="" érdesség="" és="" üres="" szemcsehatárok=""> A 2. zóna akkor jelenik meg, ha 0,3 <0,5, és="" egy="" szőnyeggel,="" sima="" felületű="" és="" oszlopos="" szemcsékkel="" van="" ellátva,="" amelyekben="" különálló,="" sűrű="" határok=""> A 3. zóna akkor jelenik meg, ha 0,5 <1, és="" világos="" felület="" és="" egyenlített="" szemcsék=""> Ennek a zónának a szerkezete és tulajdonságai közel vannak az ömlesztett anyagokhoz. Thornton olyan kiterjesztett modellt javasolt, amelyben a folyamatgáznyomás hatása a diagram második tengelyébe kerül. Ebben a diagramban egy negyedik zóna (T zóna, átmenet) azonosítható az 1. zóna és a 2. zóna között. A T-zóna szerkezete sűrű és rostos, szemcseméret-határok nélkül.