Yaygınçoklu-ark iyon kaplama vakumlu kaplama ekipmanıark bombardımanı veya argon iyonu temizliğini kullanır. İkisi arasındaki spesifik farklar nelerdir?
Biri metal iyonu temizliği, diğeri ise gaz iyonu temizliği; enerji seviyeleri farklıdır ve ilkeler de farklıdır. Bugün Puyuan Vakum size ayrıntılı bir tanıtım sunacak:
Çoklu-ark iyon kaplama, metali doğrudan katı bir katot hedefine buharlaştırmak için bir elektrik arkı deşarj yöntemini kullanır. Buharlaşan malzeme, katot arkının boşaltılması sırasında yayılan katot malzemesinden gelen iyonlardan oluşur. Bu cihaz erimiş havuza ihtiyaç duymaz; buharlaştırılacak hedef katoda bağlanır ve vakum odası anot görevi görür. Tetikleme elektrodu aniden ve anında katot hedefiyle temas ettiğinde, bir ark indüklenir ve katot yüzeyinde parlak ışıklı bir katot ark noktası oluşturulur. Nokta çapı 100 µm'den azdır ve nokta içindeki akım yoğunluğu 10³~10⁷ A/cm²'ye ulaşabilir. Bu bölgedeki malzeme daha sonra anında buharlaşır ve iyonlaşır. Katot ark noktası, katot yüzeyinde saniyede onlarca metre hızla rastgele hareket eder. Noktanın yörüngesini ve hızını kontrol etmek için harici bir manyetik alan kullanılır. Vakum arkını korumak için genellikle -20 ila -40 V arasında bir voltaj gerekir.
Çoklu-ark iyon kaplama ilkesi, deşarj işlemi sırasında yük transferinin iki mekanizmanın eş zamanlı varlığı ve karşılıklı kısıtlaması yoluyla elde edildiğini öne süren soğuk katot vakum ark deşarj teorisine dayanır: alan elektron emisyonu ve pozitif iyon akımı. Deşarj işlemi sırasında büyük miktarda katot malzemesi buharlaşır. Bu buhar molekülleri tarafından üretilen pozitif iyonlar, katot yüzeyine yakın kısa bir mesafede son derece güçlü bir elektrik alanı oluşturur. Bu güçlü elektrik alanının etkisi altında elektronlar, alan elektronları olarak boşluğa yayılır. Pozitif iyonlar toplam ark akımının yaklaşık %10'unu oluşturabilir. Katot yüzeyine çekilen metal iyonları, bir uzay yükü katmanı oluşturur ve bu da güçlü bir elektrik alanı oluşturarak katot yüzeyinde düşük iş fonksiyonuna sahip noktaların (tane sınırları veya çatlaklar) elektron yaymaya başlamasına neden olur. Yüksek elektron emisyon yoğunluğuna sahip bireysel noktalar yüksek akım yoğunluğuna sahiptir. Joule ısıtma sıcaklığı yükseltir, termiyonik elektronlar üretir ve elektron emisyonunu daha da artırır. Bu pozitif geri besleme etkisi lokalize akım konsantrasyonuna neden olur.
Bu lokalize akım konsantrasyonunun ürettiği Joule ısıtması, katot malzemesi yüzeyinde lokalize patlayıcı plazma oluşumuna neden olur, elektron ve iyon yayar ve deşarj izleri bırakır. Erimiş katot malzemesi parçacıkları da serbest bırakılır. Yayılan iyonların bir kısmı katot yüzeyine geri çekilerek bir uzay yükü katmanı oluşturur, güçlü bir elektrik alanı oluşturur, bu da düşük iş fonksiyonuna sahip yeni noktaların elektron yaymaya başlamasına neden olur.
Çoklu-ark iyon kaplama vakumlu kaplama ekipmanı teknolojisi aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Avantajları: Eşit film kalınlığı sağlamak için isteğe bağlı olarak monte edilebilir. Harici bir manyetik alan ark deşarjını iyileştirir; arkı kırar; dönüş hızını artırır; film parçacıklarını rafine eder; ve yüklü parçacıkları hızlandırır. Yüksek metal iyonizasyon hızı, filmin homojenliği ve yapışması açısından faydalıdır ve bu da onu iyon kaplama için en uygun işlem haline getirir. Tek bir ark birden fazla amaca hizmet eder: bir buharlaştırma kaynağı, bir-bombardıman öncesi saflaştırma kaynağı ve bir iyonizasyon kaynağı olarak görev yapar.
Dezavantajları: Yüksek güçte, kaplama kalitesini etkileyen büyük metal parçacıkları kolayca oluşur; ve bazı hedef malzemelerde ark deşarjı kararsızlığı meydana gelir.
Damlacık oluşumunu azaltma yöntemleri şunları içerir: deşarj güç yoğunluğunun azaltılması, ark noktası hızının arttırılması, katot soğutma önlemlerinin güçlendirilmesi ve manyetik filtrelemenin kullanılması.
