离子轰击对膜/基界面的影响
当膜材原子开始沉积时,离子轰击对膜/基界面会产生如下影响:
(1) 物理混合。因为高能离子注人,沉积原子的被溅射以及表面原子的反冲注入与级联碰撞现象,将引起近表面区膜/基界面的基片元素和膜材元素的非扩散型混合,这种混合效果将有利于在膜/基界面间形成“伪扩散层”,即膜/基界面间的过渡层,厚达几微米其中甚至会出现新相。这对提高膜/基界面的附着强度是十分有利的。
(2) 增强扩散。近表面区的高缺陷浓度和较高的温度会提高扩散率。由于表面是点缺陷,小离子有偏析表面的倾向,离子轰击有进一步强化表面偏折的作用并增强沉积原子和基片原子的相互扩散。
(3) 改善成核模式。原子凝结在基片表面上的特性是由它的表面的相互作用及它在表面上的迁移特性所决定。如果凝结原子和基片表面之间没有很强的相互作用,原子将在表面上扩散,直到它在高能位置上成核或被其他扩散原子碰撞为止。这种成核模式称非反应性成核。即使原来属于非反应性成核模式的情况,经离子轰击基片表面可产生更多缺陷
增加了成核密度,从而更有利于形成扩散-反应型成核模式。
(4)优先除掉松散结合的原子。表面原子的溅射决定于局部的结合状态,对表面的离子轰击更有可能溅射掉结合较为松散的原子。这种效果在形成扩散-反应型的界面时更为明显。
(5)改善表面覆盖度,增强绕镀性。由于离子镀的工作气压较高,蒸发或溅射的原子受到气体原子的碰撞使散射作用增强,产生了良好的镀膜绕射性。
膜层类别 | 膜层材料 | 基片材料 | 膜层特性及用途 |
金属膜 | Cr | 型钢、软钢 | 抗磨损(机械零件) |
Al、Zn | 钛合金、高碳钢、软钢 | 防腐蚀(飞机、船舶、汽车) | |
Pt | 钛合金 | 抗氧化,抗疲劳 | |
Ni | 硬玻璃 | 抗磨损 | |
Au、Cu、Al | 塑料 | 增加反射率、装饰 | |
Au | 镍、镍铬铁合金 | 润滑 | |
Au、w、Ti、Ta | 钢、不锈钢 | 耐热 (排气管、汽车、飞机发动机) | |
Ag、Au、Al、Pt | 硅 | 电接触点、引线 | |
合金膜 | AI、青铜 | 中、高碳钢 | 润滑(高速转动件) |
Co-Cr-Al | 镍合金、高温合金 | 抗氧化 | |
不锈钢 | 塑料 | 装饰 | |
非金属膜 | B | 钛 | 抗磨损 |
C | 硅、铁、铝、玻璃 | 防腐蚀 | |
P | 镍铭合金、不锈钢 | 润滑 | |
化合物膜 | TiN | 各种钢 | 防腐蚀、抗磨损(机械零件、工具) |
AlN | Mo | 抗氧化 | |
CrN | Al | 抗磨损 | |
SiN4 | Mo | 抗氧化 | |
TiC、VC | Mo | 抗磨损(超硬工模具) |