Filmvekst
Jan 06, 2018| Alle tynnfilmavsetningsprosesser består av tre trinn:
1. Produksjon av filmdannende arter
2. Transport av disse artene fra kilden til underlaget
3. kondensering og søm på substratet
I PVD er det første trinnet enten fordampning eller forstøvning, det andre trinnet innebærer sikttransport hvis prosesstrykket er svært lavt og det er liten sannsynlighet for kollisjoner eller flyttransport hvis trykket er høyt. Transporttypen påvirker den faktiske veksten av filmen i tredje trinn.
Når et atom kommer til substratoverflaten og blir adsorbert, vil det diffundere på overflaten til det enten er desorbert eller fastgjort til et energisk gunstig sted. Denne overfladediffusjon er avhengig av hvilken energi atomet har ved ankomst til overflaten, og hvis substratet tilføres ved hjelp av en ekstra energi, f.eks. Ved oppvarming eller ionbombardement. Atomenes energi er avhengig av trykket i avsetningskammeret, et høyt trykk reduserer energien på grunn av energitap i kollisjoner. Jonbombardementet av overflaten er mulig i plasmabaserte metoder og kan styres av en negativ forspenning av substratet i forhold til plasmaet.
Hvis atomet stikker til et annet filmatom på overflaten, opprettes et lavmobilitetspar, og dette øker sannsynligheten for at et annet atom holder seg til dem. Ved et kritisk antall atomer, eller en kritisk kjernestørrelse, dannes en kjerne. Disse kjernene vil vokse til krystallinske øyer som vil koalesere når de møter hverandre og til slutt danner en kontinuerlig film. Avhengig av prosessparametrene vil filmvæksten fortsette på forskjellige måter som gir forskjellige mikrostrukturer. Filmen kan vokse lag for lag eller i 3D-øyer eller i en kombinasjon av disse to vekstmodusene.
I PVD er filmveksten ofte kolumner, dvs. at krystallittene vokser i kolonner med mer eller mindre utviklede korngrenser mellom dem. Korngrensene kan inneholde hulrom og forringe de fleste egenskapene til filmen, men en ekte tett, kolonnefilm kan for eksempel ha gode tribologiske egenskaper. En komplett tett mikrostruktur i filmen er ofte svært ønskelig. Da den tette mikrostruktur fremmes av ionbombardement av den voksende film, kan slike filmer ofte bli avsatt ved PVD-metoder i plasma med høy tetthet.
Flere filmvekstmodeller for innflytelse av avsetningstilstanden på filmens mikrostruktur er blitt utviklet. Vanligvis brukes de empiriske struktursone modellene der forskjellige vekstmoduser (soner) er identifisert i et diagram for forskjellige temperaturer til smeltetemperaturforhold (T / T m). En omfattende gjennomgang av slike modeller ble publisert av John A. Thornton i 1977, og her følger en kort oppsummering av dette. Movchan og Demchishin gjorde følgende klassifisering: Sone 1 vises når T / T m <0,3 og="" er="" preget="" av="" høy="" overflatehardhet="" og="" uløste=""> Sone 2 vises når 0,3
