Высокоскоростные магнетронные системы

Схемы

Методы нанесения алмазоподобные покрытий

Формирование алмазоподобные покрытий PVD методами

PVD методы.

 

 

Есть 2 основных типа алмазоподобные покрытий:

· Алмазоподобные покрытия содержащие водород

· Алмазоподобные покрытия не содержащие водород

 

Алмазоподобные покрытия состоят из углерода находящимся в аморфном состоянии т.е. в таком состоянии в котором имеется ближний порядок и отсутствует дальний порядок. Атомы углерода соединены между собой по типу химической связи алмаза: SP3 – гибридизация, может достигать 80% остальные находятся в SP2 – гибридизация, характерная для графита.

 

В алмазоподобные покрытиях может содержаться и водород и азот, и такие покрытия получаются CVD методами,и легированные покрытия содержацие в видео карбидообразующих металлов или карбидонеобрезующих металлов

 

Св-ва алмазоподобных покрытий могут быть достаточно близки ( 50-80%) от св-в алмаза, тв-ть 35-80 ГПА. И определяется содержанием SP3 связями.

 

 

 

· Ионное нанесение.

· Распыление с ионным асистированием.

· Распыление или магнетронный способ.

· Катодно-дуговой разряд (включая импульсные методы).

· Импульсное лазерное нанесение.

 

Обязательные условия, при которых формируется алмазоподобные углеродные слои:

1. Отсутствие окислительной среды.

2. Наличие атомов и ионов углерода с энергией 20-80 эВ.

 

 

А) Ионное напыление.

 

 

рисунок

 

 

мы видем нагретую нить и систему сеток,

 

Б) Ионное асистированное напыление. Есть ионнолучевая пушка которая направляется на графитовую мишень, атомы отдачи распыляются ( могут иметь энергию 20 эВ) из них можно формировать алмазоподобные покрытия.

 

 

рисунок

 

 

В) Спатеринг, (распыление)

Графитовая мишень, подложка располагается за магнетроном, при таком магнетронном распылении можно формировать алмазоподобные покрытия и другие

 

 

Рисунок

 

Г) Нанесение из плазмы катодно-дугового разряда. Есть графитовый катод, анод в виде стенки камеры, поджигающий электрод, анод, и подложка.

 

Д) Импульсное лазерное нанесение.При импульсным лазерном нанесении получают стабильные алмазные плёнки.

 

 

Е) Высокочастотное плазменное нанесение (метод CVD непонятно что тут делает).

 

Вот эти схимы, основаны на том что реализованы условия образования атомов с энергией 20-80эВ которые направляются на подложку.

 

 

 

Суть этого метода.Распыление мишени происходит ионами аргона которые получаются из плазмы аномально тлеющего разряда в скрещенном электрическом и магнитном поле. Распылённые атомы создают поток который направляется на поверхность обрабатываемого изделия с образованием покрытия. Всё происходит в вакуумных установках.

 

Сценарии развития:

Совершенствуются решения

Появление новые решения на базе, перейти на более качественный уровень

 

 

Совершенствование по первому сценарию. Обычно магнетроны работают в диапазоне плотностей мощностей от 40 Вт/см³

Для увеличения производительности:

Путь 1 это увеличение количества (4-ре, 6-ть) магнетронов. Такие системы позволяют наносить покрытия со скоростью 10-15 мкм/ч, а для химических соединений и композитов не более 5 мкм/ч.

Путь 2. Получение многокомпонентных покрытий с большим набором легирующих элементов, используются много катодная магнетронная система. При этом мишени могут быть многокомпонентными и создаваться по различным технологиям, в частности методом порошковой металлургии либо металлургическим способом. Решения могут выполняются из материала в который может входить только один хим элемент.

 

Для увеличения производительности нужно увеличить мощность ионного потока на распыляемую мишень.