Powłoka rozpylana
Dzięki swoim unikalnym zaletom i szerokiemu zastosowaniu, napylanie powłok znalazło szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach. Od precyzyjnego okablowania metalowego w urządzeniach mikroelektronicznych, po wysokowydajne powłoki na elementach optycznych; od wysokotemperaturowych warstw ochronnych w przemyśle lotniczym i kosmicznym, po powłoki dekoracyjne na artykułach codziennego użytku – technologia napylania powłok jest wszechobecna i ma ogromny wpływ na postęp nauki i technologii.
Warsztat Wstitanium
Nasze potężne udogodnienia
Wszystko, co powinieneś wiedzieć o powłokach natryskowych
Wraz z dynamicznym rozwojem nauki i technologii, wymagania dotyczące właściwości materiałów rosną z dnia na dzień, a technologia powlekania metodą natryskową jest stale udoskonalana i udoskonalana. Nowe metody natryskiwania stale się pojawiają. Dostępność materiałów powłokowych jest coraz większa i bardziej zróżnicowana. Dokładność i stabilność kontroli technicznej uległy znacznej poprawie. Dzięki temu natryskiwanie powłok nie tylko zaspokaja potrzeby tradycyjnych dziedzin, ale także zapewnia kluczowe rozwiązania w zakresie przygotowania cienkich warstw dla rozwijających się dziedzin technologii, takich jak komputery kwantowe, elektronika elastyczna, inżynieria biomedyczna itp.
Napylanie powłok to technologia fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). Jej podstawowa zasada polega na bombardowaniu powierzchni docelowej jonami o wysokiej energii (zazwyczaj jonami argonu Ar⁺) w środowisku próżni, tak aby atomy docelowe uzyskały wystarczającą energię, aby pokonać siłę wiązania powierzchniowego i uciec. Te uwolnione atomy osadzają się na powierzchni podłoża i stopniowo tworzą cienką warstwę. Proces ten obejmuje złożone zjawiska fizyczne, takie jak generowanie jonów, przyspieszanie jonów, przenoszenie pędu i osadzanie atomów.
Mechanizm roboczy rozpylania
Generowanie i przyspieszanie jonów: Gaz obojętny (taki jak argon) jest wprowadzany do komory próżniowej, a następnie jonizowany poprzez zastosowanie pola elektrycznego (zazwyczaj za pomocą wyładowania jarzeniowego) w celu wytworzenia plazmy, która zawiera dużą liczbę jonów argonu i swobodnych elektronów. Jony argonu są przyspieszane pod wpływem pola elektrycznego i uzyskują wyższą energię kinetyczną. Na przykład, w urządzeniu do rozpylania stałoprądowego, napięcie stałe jest przykładane między tarczę (katodę) a anodę, tworząc pole elektryczne, które przyspiesza jony argonu, aby leciały w kierunku tarczy.
Przenoszenie pędu i rozpylanie atomowe:Gdy jony argonu o wysokiej energii kinetycznej bombardują powierzchnię docelową, zderzają się one sprężyście lub niesprężyście z atomami docelowymi, przekazując im swoją energię kinetyczną. Gdy energia uzyskana przez atomy docelowe przekroczy ich energię wiązania w sieci krystalicznej, jony te rozpylają się z powierzchni docelowej. W zderzeniach sprężystych jony zderzają się bezpośrednio z atomami docelowymi i natychmiast przekazują energię kinetyczną; w zderzeniach niesprężystych stosuje się wielokrotną wymianę energii, aby stopniowo umożliwić atomom docelowym uzyskanie wystarczającej energii i rozpylenie.
Osadzanie atomowe i wzrost warstw: Atomy rozpylane z tarczy są transportowane w komorze próżniowej w postaci gazowej i osadzane na powierzchni podłoża. Atomy te adsorbują się i dyfundują na powierzchni podłoża, stopniowo tworząc skupiska atomów. Wraz ze wzrostem liczby osadzanych atomów, skupiska nadal rosną i łączą się ze sobą, ostatecznie tworząc ciągłą warstwę. Na proces wzrostu warstwy wpływa wiele czynników, takich jak szybkość osadzania atomów, temperatura podłoża oraz zdolność atomów do dyfuzji na powierzchni podłoża.
Rozpylanie a parowanie
Parowanie to proces odparowywania materiału powłoki poprzez jego podgrzanie, a następnie kondensację pary na powierzchni podłoża, tworząc warstwę. W porównaniu z rozpylaniem, parowanie charakteryzuje się zazwyczaj wyższą szybkością osadzania, ale gorszym pokryciem podłoży o złożonych kształtach. Ponieważ kierunek ruchu odparowywanych atomów jest głównie prosty, trudno jest równomiernie pokryć wszystkie części podłoża. Ponadto parowanie ma ograniczoną selektywność w przypadku materiałów, a niektóre materiały o wysokiej temperaturze topnienia są trudne do powlekania. Rozpylanie można przeprowadzać w niższej temperaturze i jest ono odpowiednie dla materiałów podłoży wrażliwych na temperaturę. Rozpylane cząstki mają wyższą energię i mogą silnie oddziaływać z powierzchnią podłoża, dzięki czemu warstwa ma dobrą przyczepność do podłoża.
Rozpylanie a CVD
CVD Wykorzystuje gazowe związki chemiczne do reakcji chemicznej w wysokiej temperaturze oraz katalizatory do generowania substancji stałych i osadzania ich na powierzchni podłoża, tworząc cienkie warstwy. CVD pozwala na wytwarzanie wysokiej jakości warstw i precyzyjną kontrolę składu chemicznego oraz struktury krystalicznej warstwy. Jednak CVD zazwyczaj wymaga środowiska o wysokiej temperaturze, co może uszkodzić materiał podłoża i wprowadzić zanieczyszczenia podczas procesu reakcji. Powłoki napylane nie wymagają reakcji chemicznych w wysokiej temperaturze, co pozwala uniknąć problemów związanych z wysoką temperaturą i reakcjami chemicznymi. Pozwala na powlekanie niemal wszystkich materiałów stałych, a sprzęt jest stosunkowo prosty i niedrogi.
Historia powłok rozpylanych
Rozwój technologii napylania jonowego to historia postępu naukowego i technologicznego, pełna innowacji i przełomów. Jej początki sięgają XIX wieku. W 19 roku niemiecki fizyk William Grove po raz pierwszy zaobserwował zjawisko napylania jonowego. Podczas eksperymentu z wyładowaniem w gazie odkrył, że gdy jony bombardują powierzchnię metalowej elektrody, atomy metalu odrywają się od niej i osadzają na otaczających je obiektach. To przypadkowe odkrycie położyło podwaliny pod narodziny technologii napylania jonowego.
Wczesny etap rozwoju
W dekadach po odkryciu przez Grove'a zjawiska rozpylania jonowego, naukowcy prowadzili dogłębne badania nad podstawowymi zasadami i charakterystyką rozpylania jonowego. W 1902 roku niemiecki naukowiec Eugen Goldstein kontynuował badania nad procesem rozpylania jonowego i odkrył związek między mechanizmem emisji rozpylanych atomów a czynnikami takimi jak energia jonów i materiał tarczy. Te wczesne badania dostarczyły teoretycznych podstaw do praktycznego zastosowania technologii powlekania rozpylaniem jonowym, ale ze względu na ograniczenia techniczne tamtych czasów, powlekanie rozpylaniem jonowym nie mogło być stosowane w produkcji przemysłowej na dużą skalę.
Przełomy technologiczne
W połowie XX wieku, wraz z rozwojem technologii próżniowej, energetyki i materiałoznawstwa, technologia napylania powłok dokonała znaczących przełomów. Pojawienie się technologii napylania RF rozwiązało problem napylania powłok materiałów izolacyjnych, co znacznie rozszerzyło zakres jej zastosowań. Napylanie RF wykorzystuje zmienne pole elektryczne generowane przez zasilacz RF do jonizacji gazu, umożliwiając w ten sposób napylanie izolacyjnych materiałów docelowych. Technologia ta znalazła szerokie zastosowanie w takich dziedzinach jak układy scalone.
Nowoczesny trend rozwoju
W XXI wieku, wraz z ciągłym postępem nauki i technologii, technologia napylania powłok stale się rozwija, poprawiając jakość powłok, redukując koszty i rozszerzając obszary zastosowań. Wciąż pojawiają się nowe technologie napylania, takie jak impulsowe napylanie prądem stałym (PDC) i impulsowe napylanie magnetronowe dużej mocy (HiPIMS). Impulsowe napylanie prądem stałym (PDC) ogranicza tworzenie się warstwy izolacyjnej na powierzchni materiału docelowego poprzez nakładanie impulsów o wysokiej częstotliwości na napięcie stałe, łagodzi zjawisko zatruwania materiału docelowego oraz poprawia stabilność i jakość powłoki. HiPIMS może generować plazmę o wysokiej szybkości jonizacji i przygotowywać cienkie warstwy o doskonałej wydajności, wykazując duży potencjał zastosowania w wysokiej jakości powłokach optycznych, powłokach supertwardych i innych dziedzinach.
Rodzaj powłoki rozpylanej
Rozpylanie DC to technologia wykorzystująca jony generowane przez wyładowanie jarzeniowe DC do bombardowania materiału docelowego w celu napylenia powłoki. Rozpylanie DC jest stosunkowo tanie i nadaje się do równomiernego powlekania dużych powierzchni. Ma jednak pewne ograniczenia. Ponieważ rozpylanie DC wymaga dobrej przewodności materiału docelowego, może być stosowane wyłącznie do powlekania materiałów przewodzących, a nie materiałów izolacyjnych.
Rozpylanie RF
Rozpylanie RF to technologia wykorzystująca jony dodatnie w plazmie wyładowań RF do bombardowania materiału docelowego, rozpylania atomów docelowych i osadzania ich na powierzchni uziemionego podłoża. Rozpylanie RF może być stosowane do osadzania cienkich warstw z niemal każdego materiału stałego, w tym przewodników, półprzewodników i izolatorów. Uzyskane w ten sposób cienkie warstwy są gęste, charakteryzują się wysoką czystością i są trwale związane z podłożem.
Rozpylanie wiązką jonów
Rozpylanie wiązką jonów to technologia wykorzystująca niezależne źródło jonów do generowania wysokoenergetycznej wiązki jonów, która bezpośrednio bombarduje powierzchnię docelową, dzięki czemu atomy docelowe są rozpylane i osadzane na podłożu, tworząc cienką warstwę. Źródło jonów zazwyczaj wykorzystuje źródło jonów Kaufmana lub źródło jonów o częstotliwości radiowej, aby przyspieszyć jony do wyższej energii.
Reaktywne rozpylanie
Reaktywne rozpylanie jonowe to technologia, w której gazy reaktywne (takie jak tlen, azot, metan itp.) są wprowadzane do komory próżniowej podczas procesu rozpylania, aby reagować chemicznie z rozpylonymi atomami docelowymi, tworząc na powierzchni podłoża warstwę złożoną. Reaktywne rozpylanie jonowe jest szeroko stosowane do wytwarzania różnych warstw złożonych, takich jak tlenki, azotki, węgliki itp.
Rozpylanie magnetronowe
Rozpylanie magnetronowe to technologia, która wytwarza pole magnetyczne o kształcie toru wyścigowego na powierzchni katody, wykorzystuje je do kontrolowania ruchu elektronów wtórnych, wydłuża ich czas przebywania w pobliżu powierzchni, zwiększa prawdopodobieństwo zderzenia z gazem, a tym samym zwiększa gęstość plazmy. Można ją przeprowadzić przy niższym ciśnieniu roboczym.
Rozpylanie impulsowe DC
Rozpylanie impulsowe DC polega na nakładaniu impulsów o wysokiej częstotliwości na podstawie napięcia stałego. Zasilacz okresowo generuje sygnały impulsowe, zapewniając jednocześnie stabilne napięcie stałe, co zmniejsza ryzyko zatrucia powierzchni. Rozpylanie impulsowe DC jest odpowiednie dla reaktywnych procesów rozpylania i może skutecznie poprawić stabilność procesu powlekania oraz jakość powłoki. Redukuje zanieczyszczenia i defekty w powłoce.
Wydajność rozpylania
Wydajność rozpylania, znana również jako współczynnik rozpylania, odnosi się do średniej liczby atomów docelowych rozpylanych z powierzchni docelowej przez każdy padający jon podczas procesu rozpylania, zwykle oznaczanej symbolem Y. Jest to ważny parametr pomiaru wydajności powłoki rozpylanej, który bezpośrednio wpływa na szybkość osadzania i koszt przygotowania filmu. Energia rozpylanych atomów jest bardzo zmienna i zazwyczaj energia kinetyczna tych atomów przekracza dziesiątki elektronowoltów (zwykle 600 eV). Około jeden procent jonów uderza w powierzchnię docelową z uderzeniem balistycznym i powraca do podłoża, powodując ponowne rozpylanie. Wielkość wydajności rozpylania zależy od wielu czynników, w tym energii i rodzaju padających jonów, właściwości tarczy (takich jak masa atomowa, struktura krystaliczna, energia wiązania itp.) oraz warunków pracy podczas rozpylania (takich jak ciśnienie gazu, temperatura itp.).
Tabela 1. Wydajność rozpylania różnych materiałów dla energii jonów 600 eV
Wybór materiałów rozpylanych, jako kluczowego elementu rozpylania magnetronowego, bezpośrednio determinuje właściwości i zakres zastosowań powłoki. Różne materiały rozpylane, ze względu na swoje unikalne właściwości fizyczne, chemiczne i elektryczne, mogą wytwarzać powłoki o zróżnicowanych funkcjach i charakterystyce. Na przykład materiały metalowe są często wykorzystywane do przygotowywania powłok przewodzących, metalowych powłok dekoracyjnych i powłok odpornych na zużycie w urządzeniach elektronicznych ze względu na ich dobrą przewodność, wysoką szybkość rozpylania i doskonałe właściwości mechaniczne; materiały stopowe mogą uzyskać powłoki o specjalnych właściwościach poprzez umiejętne dobranie proporcji różnych pierwiastków metalicznych, takich jak wysoka wytrzymałość, wysoka odporność na korozję lub specjalne właściwości elektryczne i magnetyczne, i są szeroko stosowane w zaawansowanych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny; materiały ceramiczne, ze swoją wysoką twardością, odpornością na wysoką temperaturę i silną stabilnością chemiczną, dobrze sprawdzają się w przygotowywaniu powłok optycznych, powłok izolacyjnych i powłok ochronnych, stanowiąc silne wsparcie dla poprawy wydajności instrumentów optycznych i sprzętu elektronicznego.
Tarcza do rozpylania aluminium (Al)
Aluminium jest powszechnie stosowanym materiałem metalicznym do napylania. Charakteryzuje się niską gęstością i dobrą przewodnością elektryczną. Jego gęstość wynosi około 2.7 g/cm³, a przewodność w temperaturze pokojowej może osiągnąć 3.77×10⁷S/m. W elektronice aluminium jest często wykorzystywane do przygotowywania metalowych przewodów w układach scalonych. Folie aluminiowe są szeroko stosowane w instrumentach optycznych, takich jak teleskopy i mikroskopy.
Tarcza do rozpylania miedzi (Cu)
Miedź charakteryzuje się doskonałą przewodnością elektryczną, sięgającą nawet 5.96×10⁷S/m. W układach scalonych o ultra-dużej skali miedź stopniowo zastępowała aluminium jako główny metalowy materiał do okablowania ze względu na swoją niską rezystancję. Miedź charakteryzuje się również dobrą przewodnością cieplną i elektryczną oraz skutecznie chroni przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
Tarcza rozpylająca tytanowa (Ti)
Tytan charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia (1668°C) i dobrymi właściwościami mechanicznymi. Jego gęstość wynosi 4.506 g/cm³, co oznacza wysoki stosunek wytrzymałości do gęstości. Napylanie tytanu może poprawić odporność na zużycie, korozję i wysoką temperaturę części. Tytan charakteryzuje się również doskonałą biozgodnością. Folia tytanowa może być również stosowana do powłok antykorozyjnych.
Tarcza rozpylająca wolframu (W)
Wolfram ma wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia, wynoszącą 3422°C, jedną z najwyższych temperatur topnienia wśród wszystkich metali. Dzięki temu charakteryzuje się doskonałą stabilnością w wysokich temperaturach. Napylana powłoka wolframowa może być stosowana jako powłoka ochronna wysokotemperaturowa. Napylana powłoka wolframowa może być stosowana do powlekania narzędzi w celu poprawy wydajności skrawania i wydłużenia ich żywotności.
Tarcza rozpylająca molibdenu (Mo)
Molibden charakteryzuje się dobrą odpornością na wysokie temperatury i zachowuje wysoką wytrzymałość oraz stabilność w wysokich temperaturach. Molibden jest jednym z ważnych materiałów do produkcji tranzystorów cienkowarstwowych (TFT). Napylana warstwa molibdenu jest stosowana jako materiał elektrody i okablowania w tranzystorach TFT. W ogniwach słonecznych warstwa molibdenu jest stosowana jako materiał tylnej elektrody.
Tarcza rozpylająca chromu (Cr)
Chrom charakteryzuje się wysoką twardością, twardość w skali Mohsa wynosi około 9, i dobrą odpornością na zużycie. Napylanie chromu znacznie poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie części. Chrom charakteryzuje się również dobrą odpornością na korozję i może być stabilny w różnych środowiskach chemicznych. Chrom ma jasny, metaliczny wygląd i jest często stosowany do dekoracji powierzchni.
Tarcza rozpylająca platynowa (Pt)
Platyna charakteryzuje się wyjątkowo wysoką stabilnością chemiczną i aktywnością katalityczną. W dziedzinie ogniw paliwowych, katalizatory platynowe stanowią jeden z podstawowych materiałów ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEMFC). W dziedzinie urządzeń elektronicznych platyna jest często wykorzystywana do produkcji wysokiej klasy komponentów elektronicznych, takich jak elektrody i rezystory w układach scalonych.
Tarcza rozpylająca cynku (Zn)
Cynk charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję. Napylanie powłoki cynkowej na powierzchnię stali w celu utworzenia warstwy ocynkowanej jest powszechną metodą ochrony stali przed korozją. Cynk jest szeroko stosowany w budownictwie, motoryzacji, mostach i innych dziedzinach. Cynk jest materiałem elektrody ujemnej popularnych akumulatorów, takich jak baterie cynkowo-manganowe i cynkowo-powietrzne. Powłoka cynkowa jest również wykorzystywana w dekoracjach.
Tarcza rozpylająca rodu (Rh)
Rod ma dobre właściwości katalityczne i przeciwutleniające. Wiele ważnych reakcji chemicznych (takich jak uwodornienie i dehydrogenacja w syntezie organicznej) wymaga udziału katalizatorów rodowych. Napylanie warstwy rodu na powierzchnię nośnika katalizatora pozwala na poprawę dyspersji i aktywności katalitycznej rodu oraz przyspieszenie reakcji chemicznej.
Tarcza do rozpylania niklu (Ni)
Nikiel charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję i zachowuje stabilność w wielu mediach chemicznych, nie ulegając łatwo korozji. Powłoka niklowa może być stosowana do zwiększenia wytrzymałości mechanicznej i niezawodności komponentów, a jej dobra przewodność elektryczna wspomaga również transmisję sygnałów elektronicznych. Powłoki stopowe na bazie niklu są szeroko stosowane w produkcji nośników danych, takich jak dyski twarde i taśmy magnetyczne.
Tarcza do rozpylania srebra (Ag)
Srebro charakteryzuje się najwyższą przewodnością elektryczną spośród wszystkich metali, wynoszącą 6.30×10⁷S/m. Folia srebrna charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem odbicia w paśmie widzialnym i bliskiej podczerwieni i jest szeroko stosowana do produkcji wysokiej jakości reflektorów. Srebro ma również dobre właściwości antybakteryjne, co czyni je unikatowym materiałem do zastosowań w biomedycynie i pakowaniu żywności. Jednak stabilność chemiczna srebra jest stosunkowo niska.
Tarcza do rozpylania złota (Au)
Złoto charakteryzuje się wyjątkowo wysoką stabilnością chemiczną, praktycznie nie reaguje chemicznie z innymi substancjami i zachowuje dobrą wydajność w trudnych warunkach. Jego dobra przewodność i odporność na utlenianie sprawiają, że jest idealnym materiałem powłokowym do kluczowych elementów urządzeń elektronicznych. W przemyśle jubilerskim napylanie złotej warstwy pozwala uzyskać dekoracyjny efekt przypominający złoto na powierzchni innych metali lub materiałów.
Tarcza rozpylająca z tantalu (Ta)
Tantal charakteryzuje się doskonałą stabilnością chemiczną i dobrą odpornością na korozję w większości mediów chemicznych, szczególnie w silnie korozyjnych środowiskach kwasowych i alkalicznych. Napylana powłoka tantalowa zapewnia niezawodną ochronę przed korozją. Tantal charakteryzuje się również dobrą biozgodnością. Napylana powłoka tantalowa jest również wykorzystywana do produkcji materiałów elektrodowych do kondensatorów tantalowych.
Tarcza rozpylająca niobu (Nb)
Natryskiwanie niobu może być stosowane do przygotowywania cienkich warstw nadprzewodzących do produkcji nadprzewodzących urządzeń interferencyjnych (SQUID), filtrów nadprzewodzących itp. Urządzenia te odgrywają kluczową rolę w wykrywaniu biomedycznym, komunikacji, komputerach kwantowych itp. Odporność niobu na korozję sprawia, że jest to odporny na korozję materiał powłokowy.
Tarcza rozpylająca palladu (Pd)
Pallad ma dobre właściwości katalityczne i jest stosowany jako katalizator. Napylanie warstw palladu na powierzchnię materiału nośnego zwiększa powierzchnię palladu i poprawia aktywność katalityczną. Pallad jest często wykorzystywany do produkcji elektrod i materiałów łączących elementy elektroniczne. Napylanie warstw palladu pozwala uzyskać dekoracyjne efekty na powierzchniach innych metali.
Tarcza rozpylająca rutenu (Ru)
Napylanie warstwy rutenu na powierzchnię nośnika katalizatora pozwala na bardziej wydajną i przyjazną dla środowiska produkcję chemiczną. Ruten jest również powszechnie wykorzystywany do produkcji elementów elektronicznych, takich jak rezystory i kondensatory. Napylanie warstwy rutenu lub pokrewnej warstwy związku rutenu może zoptymalizować wydajność konwersji fotoelektrycznej akumulatora.
Tarcza rozpylająca kobaltu (Co)
Kobalt ma dobre właściwości magnetyczne i jest jednym z ważnych pierwiastków do produkcji materiałów magnetycznie trwałych. Napylana powłoka kobaltu umożliwia przygotowanie wysokowydajnych powłok magnetycznie trwałych do mikrosilników, mikrogłośników itp. Kobalt jest również powszechnie stosowany do produkcji metalowych materiałów połączeniowych w układach scalonych. Stopy na bazie kobaltu charakteryzują się pewną biozgodnością.
Tarcza rozpylająca irydu (Ir)
Iryd charakteryzuje się wyjątkowo wysoką temperaturą topnienia (2446°C) i stabilnością chemiczną. Napylana powłoka irydu zapewnia doskonałą ochronę przed wysokimi temperaturami i korozję. Iryd jest często wykorzystywany do produkcji wysokiej klasy komponentów elektronicznych, takich jak elektrody i materiały połączeniowe w układach scalonych. Iryd jest również ważnym materiałem do produkcji elektrod odniesienia.
Tarcza rozpylająca cyna (Sn)
Cyna ma niską temperaturę topnienia (231.9°C) i dobrą ciągliwość. Napylanie cynowe pozwala precyzyjnie kontrolować grubość i skład lutu, poprawia niezawodność i precyzję spawania oraz spełnia wymagania miniaturyzacji i gęstego upakowania urządzeń elektronicznych. Napylanie tlenku cyny pozwala na uzyskanie przezroczystych warstw przewodzących.
Tarcza rozpylająca ołowiana (Pb)
Napylanie ołowiane może być wykorzystywane do przygotowywania materiałów chroniących przed promieniowaniem dla przemysłu medycznego i jądrowego, takich jak osłony rentgenowskie i warstwy ochronne reaktorów jądrowych, które skutecznie blokują szkodliwe działanie promieniowania na organizm ludzki i środowisko. Napylanie ołowiane może optymalizować strukturę i wydajność elektrod.
Tarcza do rozpylania żelaza (Fe)
Warstwy stopów na bazie żelaza (takie jak stopy żelaza z krzemem i stopy żelaza z niklem) są powszechnie stosowane w produkcji rdzeni transformatorów, elementów cewek indukcyjnych itp. Napylanie warstw stopów na bazie żelaza pozwala na dokładną kontrolę parametrów magnetycznych warstwy (takich jak przenikalność magnetyczna, koercja itp.) i poprawę wydajności elementów magnetycznych.
Tarcza rozpylająca cyrkonowa (Zr)
Napylana powłoka cyrkonowa może chronić urządzenia przed korozją powodowaną przez silne kwasy, silne zasady i inne czynniki korozyjne, a także poprawiać niezawodność i żywotność urządzeń. Cyrkon charakteryzuje się małym przekrojem czynnym na absorpcję neutronów cieplnych i jest ważnym materiałem powłokowym prętów paliwowych reaktorów jądrowych.
Tarcza rozpylająca hafnu (Hf)
Napylona powłoka hafnu może być stosowana jako wysokotemperaturowa powłoka ochronna, chroniąca komponenty przed uszkodzeniem w ekstremalnie wysokich temperaturach. W przemyśle jądrowym hafn charakteryzuje się dużą zdolnością pochłaniania neutronów termicznych i jest ważnym materiałem do produkcji prętów regulacyjnych reaktorów jądrowych.
Tarcza rozpylająca indu (In)
Napylana warstwa indu pozwala na uzyskanie niezawodnego połączenia między elementami elektronicznymi, co jest szczególnie przydatne w obudowach elektronicznych w niskich temperaturach. Tlenek indu i cyny (ITO) jest ważnym, przezroczystym materiałem przewodzącym. Napylana warstwa ITO (zawierająca ind) może być stosowana do przygotowywania elektrod i ekranów dotykowych do wyświetlaczy.
Tarcza rozpylająca galu (Ga)
Materiały półprzewodnikowe na bazie galu (takie jak arsenek galu GaAs, azotek galu GaN) są szeroko stosowane w produkcji szybkich urządzeń elektronicznych o wysokiej częstotliwości i optoelektronicznych. Napylanie galu lub pokrewnych związków galu pozwala na uzyskanie kluczowej warstwy urządzeń półprzewodnikowych.
Tarcza rozpylająca MgF₂
Fluorek magnezu charakteryzuje się niskim współczynnikiem załamania światła i dobrą przepuszczalnością światła. Napylanie jonowe MgF₂ pozwala na redukcję światła odbitego od powierzchni elementów optycznych i jest stosowane w instrumentach optycznych, takich jak soczewki okularów, obiektywy aparatów fotograficznych i teleskopy. Folia MgF₂ może być stosowana do powłok optycznych urządzeń laserowych w celu poprawy wydajności laserów.
Tarcza rozpylająca Al-Cu
Aluminium-miedź łączy lekkość aluminium z wysoką przewodnością miedzi. Napylana metodą natryskową folia Al-Cu jest stosowana jako metalowy materiał połączeniowy w układach scalonych. Jej dobra przewodność i właściwości antyelektromigracyjne zapewniają stabilną transmisję sygnałów elektronicznych i nadają się do produkcji wysokowydajnych układów scalonych.
Tarcza rozpylająca Ti-Al
Stop tytanu i aluminium charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, niską gęstością i dobrymi parametrami w wysokich temperaturach. Napylana na gorąco powłoka stopu Ti-Al może być stosowana jako powłoka ochronna w wysokiej temperaturze, poprawiająca odporność na utlenianie i zużycie części w wysokich temperaturach. W przemyśle motoryzacyjnym powłoka stopu Ti-Al może być stosowana do produkcji powłok powierzchniowych zaworów silnikowych, tłoków i innych części.
Cel rozpylania Cu-Ni
Stop miedzi z niklem charakteryzuje się dobrą przewodnością i stabilną rezystancją. Napylanie jonowe Cu-Ni pozwala precyzyjnie kontrolować wartość rezystancji i współczynnik temperaturowy elementu. Stop Cu-Ni charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję w wodzie morskiej, a napylanie jonowe Cu-Ni może być stosowane do ochrony powierzchni kadłubów statków, rurociągów i innych elementów.
Tarcza rozpylająca Fe-Ni
Stop Fe-Ni charakteryzuje się wysoką przenikalnością magnetyczną i niską koercją, dzięki czemu jest szeroko stosowany w produkcji rdzeni transformatorów, materiałów ekranujących, czujników magnetycznych itp. Napylanie warstw Fe-Ni umożliwia przygotowanie ultracienkich warstw magnetycznych, które nadają się do urządzeń mikroelektronicznych i elementów magnetycznych o wysokiej częstotliwości.
Tarcza rozpylająca Co-Cr
Stop kobaltu i chromu charakteryzuje się dobrą odpornością na zużycie, korozją i biokompatybilnością. Napylanie jonowe powłoki stopu Co-Cr może poprawić twardość powierzchni i odporność urządzenia na zużycie. W przemyśle lotniczym powłoki stopu Co-Cr mogą być wykorzystywane do produkcji powłok powierzchniowych łożysk silników, przekładni i innych części.
W - Tarcza rozpylająca Mo
Wolfram-molibden charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, dobrą wytrzymałością w wysokich temperaturach i przewodnością, dlatego jest często wykorzystywany do produkcji materiałów katodowych i anodowych do lamp elektronowych, lamp rentgenowskich i innych urządzeń. Napylanie warstw stopu W-Mo może poprawić odporność na wysokie temperatury i wydajność emisji elektronów elektrody.
Tarcza rozpylająca Al-Si
Stop aluminium-krzem jest często używany do produkcji powłok powierzchniowych cylindrów silników, tłoków i innych części. Napylanie jonowe Al-Si może poprawić odporność na zużycie i korozję części. W dziedzinie obudów elektronicznych, stop Al-Si może być stosowany jako powłoka powierzchniowa materiałów opakowaniowych.
Tarcza rozpylająca Ti-Ni
Stop tytanu z niklem i złotem to stop z pamięcią kształtu, charakteryzujący się unikalnym efektem pamięci kształtu i superelastycznością. Jest często wykorzystywany do produkcji instrumentów ortopedycznych, aparatów ortodontycznych itp. Napylanie jonowe stopu Ti-Ni umożliwia wytwarzanie wyrobów medycznych z funkcją pamięci kształtu.
Tarcza rozpylająca CIGS
Selenek miedzi, indu i galu jest ważnym materiałem półprzewodnikowym. Napylanie metodą CIGS służy do przygotowania warstwy absorpcyjnej ogniw słonecznych. Precyzyjna kontrola parametrów technicznych napylania pozwala zoptymalizować właściwości elektryczne i optyczne warstwy oraz poprawić wydajność konwersji energii słonecznej.
Tarcza rozpylająca SiO₂
Dwutlenek krzemu charakteryzuje się dobrą izolacją, przepuszczalnością światła i stabilnością chemiczną. Jest często używany do produkcji powłok antyrefleksyjnych i powłok o wysokim współczynniku odbicia do soczewek optycznych. Napylanie jonowe SiO₂ może zmniejszyć odbicie światła i poprawić przepuszczalność soczewek. Jest szeroko stosowany w instrumentach optycznych, takich jak okulary i obiektywy aparatów fotograficznych.
Tarcza rozpylająca TiN
Azotek tytanu charakteryzuje się wysoką twardością, wysoką odpornością na zużycie, dobrą przewodnością i złocistym kolorem. Narzędzia pokryte powłoką TiN charakteryzują się doskonałą wydajnością cięcia. Warstwy TiN mogą być stosowane jako materiały elektrodowe i bariery dyfuzyjne. Ich dobra przewodność i stabilność spełniają wymagania urządzeń.
Cel rozpylania SiC
Węglik krzemu charakteryzuje się wysoką twardością, wysoką temperaturą topnienia, dobrym przewodnictwem cieplnym i właściwościami półprzewodnikowymi. Napylanie warstw SiC może być wykorzystywane do przygotowywania warstw epitaksjalnych i warstw buforowych w urządzeniach. Warstwy SiC mogą być stosowane do powlekania powierzchni elementów, takich jak narzędzia i łożyska, w celu poprawy ich odporności na zużycie i trwałości. Warstwy SiC mogą być stosowane jako powłoki termoizolacyjne w statkach kosmicznych.
Tarcza rozpylająca ZnO
Tlenek cynku ma dobre właściwości półprzewodnikowe, piezoelektryczne i optyczne. Warstwa ZnO może być używana do produkcji warystorów, tranzystorów cienkowarstwowych itp. Warstwa ZnO charakteryzuje się dobrą przepuszczalnością światła w paśmie ultrafioletowym i może być używana do produkcji urządzeń optoelektronicznych, takich jak detektory promieniowania ultrafioletowego i diody elektroluminescencyjne (LED). Warstwa ZnO może być używana do produkcji czujników gazu, czujników wilgotności itp.
Tarcza rozpylająca ITO
Tlenek indu i cyny to przezroczysty materiał przewodzący o wysokiej przepuszczalności i przewodności. W dziedzinie wyświetlaczy, folia ITO jest kluczowym materiałem do ekranów dotykowych, wyświetlaczy ciekłokrystalicznych i innych urządzeń. W dziedzinie ekranowania elektromagnetycznego, folia ITO może być wykorzystywana do produkcji przezroczystych materiałów ekranujących, odpowiednich do okien wyświetlaczy precyzyjnego sprzętu elektronicznego.
Tarcza rozpylająca AlN
Azotek glinu charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, dobrą izolacją i odpornością na wysokie temperatury. Folia AlN może być stosowana jako warstwa izolacyjna o wysokiej przewodności cieplnej. AlN ma doskonałe właściwości piezoelektryczne i może być wykorzystywany do produkcji urządzeń generujących powierzchniowe fale akustyczne (SAW), urządzeń generujących masowe fale akustyczne (BAW) itp. i jest szeroko stosowany w komunikacji, radarach i innych dziedzinach.
Tarcza rozpylająca TiC
Węglik tytanu charakteryzuje się wyjątkowo wysoką twardością, odpornością na zużycie i temperaturą topnienia. Wydajność skrawania narzędzi powlekanych folią TiC jest lepsza niż narzędzi tradycyjnych. Folia TiC może być stosowana do powlekania powierzchni formy w celu zwiększenia odporności na zużycie i zatarcie. Folia TiC może być stosowana jako powłoka ochronna dla części wysokotemperaturowych, aby przeciwdziałać zużyciu w wyniku wysokiej temperatury i tarcia.
Tarcza rozpylająca TiO₂
Dwutlenek tytanu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami optycznymi, fotokatalitycznymi i stabilnością chemiczną. Warstwy TiO₂ mogą być stosowane jako powłoki elementów optycznych, takich jak warstwy o wysokim odbiciu i filtry interferencyjne. Warstwy TiO₂ napylane metodą natryskową mogą być wykorzystywane do przygotowywania materiałów samoczyszczących, takich jak samoczyszczące się szkło i samoczyszczące się płytki.
Tarcza rozpylająca ZrO₂
Tlenek cyrkonu charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, wysoką twardością i dobrymi właściwościami przemiany fazowej. Napylanie jonowe ZrO₂ może dodatkowo poprawić właściwości powierzchniowe materiałów ceramicznych. Powłoka ZrO₂ charakteryzuje się niską przewodnością cieplną i wysoką temperaturą topnienia. Tlenek cyrkonu charakteryzuje się dobrą biozgodnością i odpornością na korozję i może być stosowany do produkcji sztucznych stawów, wypełnień protetycznych itp.
Tarcza rozpylająca BN
Azotek boru ma strukturę podobną do heksagonalnego azotku boru (h-BN) i sześciennego azotku boru (c-BN). h-BN charakteryzuje się dobrą smarownością, odpornością na wysokie temperatury i izolacją. Folia h-BN może być stosowana jako powłoka smarna wysokotemperaturowa. c-BN charakteryzuje się wyjątkowo wysoką twardością i odpornością na zużycie, zbliżoną do diamentu. Folia BN może być stosowana jako warstwa izolacyjna i warstwa rozpraszająca ciepło.
Tarcza rozpylająca BaTiO₃
Tytanian baru to ważny materiał ferroelektryczny o wysokiej stałej dielektrycznej i dobrych właściwościach ferroelektrycznych. Jest często używany do produkcji kondensatorów ceramicznych, pamięci ferroelektrycznych itp. Napylanie warstw BaTiO₃ pozwala na uzyskanie wysokowydajnych warstw dielektrycznych, poprawę pojemności kondensatorów i wydajności pamięci ferroelektrycznej.
Tarcza rozpylająca SnO₂
Tlenek cyny charakteryzuje się dobrą przewodnością, przepuszczalnością światła i stabilnością chemiczną. W dziedzinie czujników gazowych, folia SnO₂ jest powszechnie stosowanym materiałem gazoczułym o wysokiej czułości na różne gazy redukujące (takie jak metan, propan, wodór itp.). Folia SnO₂ może być stosowana jako przezroczysta elektroda w ogniwach słonecznych, folia odbijająca ciepło w szkle itp.
Tarcza rozpylająca LiNbO₃
Niobian litu charakteryzuje się dobrymi właściwościami piezoelektrycznymi, elektrooptycznymi i nieliniowymi. Warstwa LiNbO₃ może być wykorzystywana do produkcji światłowodów, modulatorów optycznych i innych urządzeń, a także jest kluczowym materiałem w systemach komunikacji optycznej. Warstwa LiNbO₃ może być wykorzystywana do produkcji urządzeń wykorzystujących fale akustyczne powierzchniowe oraz nieliniowych materiałów optycznych.
Cel rozpylania SiC
Węglik krzemu charakteryzuje się wysoką twardością, wysoką temperaturą topnienia, dobrym przewodnictwem cieplnym i właściwościami półprzewodnikowymi. Napylanie warstw SiC pozwala na przygotowanie warstwy epitaksjalnej i buforowej urządzenia, co jest przydatne w produkcji urządzeń radiowych itp. Folia SiC może być stosowana jako powłoka termiczna do ochrony statków kosmicznych.
Tarcza rozpylająca Ga₂O₃
Tlenek galu to materiał półprzewodnikowy o szerokiej przerwie energetycznej, charakteryzujący się doskonałą wytrzymałością na przebicie i przewodnością cieplną. Warstwa Ga₂O₃ może być używana do produkcji urządzeń wysokonapięciowych, takich jak diody Schottky'ego, tranzystory polowe typu metal-tlenek-półprzewodnik itp. Warstwa Ga₂O₃ może być używana do produkcji detektorów promieniowania ultrafioletowego itp.
Tarcza rozpylająca In₂O₃
Tlenek indu charakteryzuje się dobrą przewodnością i przepuszczalnością światła i jest często domieszkowany cyną, tworząc ITO (tlenek indu i cyny). Folia In₂O₃ może być stosowana do produkcji warstw okienkowych w ogniwach słonecznych, przezroczystych elektrodach wyświetlaczy itp. Folia In₂O₃ jest wrażliwa na niektóre gazy (takie jak tlenek węgla, etanol itp.), a czujniki gazowe można wytwarzać metodą rozpylania.
Tarcza rozpylająca MgO
Tlenek magnezu charakteryzuje się dobrą izolacją, wysoką odpornością na temperaturę i stabilnością chemiczną. Folia MgO może być stosowana jako warstwa ochronna w panelach wyświetlaczy plazmowych (PDP). Folia MgO może być stosowana jako środek wspomagający spiekanie materiałów ceramicznych w celu poprawy mikrostruktury i właściwości mechanicznych ceramiki. Napylanie folii MgO może poprawić dyspersję i stabilność katalizatorów oraz zwiększyć aktywność katalityczną.
Tarcza rozpylająca Al₂O₃
Tlenek glinu charakteryzuje się wysoką twardością, wysoką temperaturą topnienia, dobrą izolacją i odpornością na korozję. Napylanie jonowe Al₂O₃ może poprawić twardość powierzchni i odporność na zużycie materiałów ceramicznych. Folia Al₂O₃ może być stosowana jako warstwa izolacyjna, warstwa ochronna itp. Folia Al₂O₃ może być stosowana jako powłoka powierzchniowa sztucznych stawów, implantów ortopedycznych itp.
Tarcza rozpylająca Si₃N₄
Azotek krzemu charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, wysoką twardością, dobrą odpornością na wysokie temperatury i izolacją. Napylanie warstw Si₃N₄ może chronić powierzchnię elementów półprzewodnikowych. Napylanie warstw Si₃N₄ może dodatkowo optymalizować właściwości powierzchni ceramiki. Warstwy Si₃N₄ mogą być stosowane jako materiały powłokowe do folii optycznych w celu regulacji współczynnika załamania światła i współczynnika odbicia elementów optycznych.
Tarcza rozpylająca ZnS
Siarczek cynku charakteryzuje się dobrą przepuszczalnością światła. Folia ZnS jest ważnym materiałem na okna i soczewki podczerwieni, szeroko stosowanym w detekcji podczerwieni, obrazowaniu termicznym i innych urządzeniach. Folia ZnS może być stosowana jako materiał powłokowy do folii antyrefleksyjnych i filtrów w celu optymalizacji działania elementów optycznych. Ponadto ZnS może być wykorzystywany do produkcji diod elektroluminescencyjnych (LED), luminoforów itp.
Tarcza rozpylająca Ni-Cr
Napylanie jonowe stopu Ni-Cr może poprawić wydajność grzania i żywotność elektrycznych elementów grzejnych. Stop Ni-Cr może być stosowany jako materiał rezystorowy o niskim współczynniku temperaturowym rezystancji i dobrej stabilności. Stop Ni-Cr charakteryzuje się pewną biokompatybilnością i może być stosowany do produkcji powłok powierzchniowych sztucznych stawów, narzędzi stomatologicznych itp.
Tarcza rozpylająca ZnSe
Selenek cynku charakteryzuje się doskonałą przepuszczalnością światła w paśmie podczerwieni. Folia ZnSe jest często wykorzystywana do produkcji elementów optycznych, takich jak soczewki i pryzmaty podczerwone, i nadaje się do urządzeń takich jak lasery na dwutlenek węgla i urządzenia do teledetekcji podczerwieni. ZnSe to półprzewodnik złożony II-VI, który może być wykorzystywany do produkcji urządzeń optoelektronicznych, takich jak niebieskie diody elektroluminescencyjne.
Cel rozpylania InP
Fosforek indu to ważny półprzewodnik z grupy związków III-V o wysokiej ruchliwości elektronów i dobrych właściwościach optycznych. Warstwa InP może być wykorzystywana do produkcji urządzeń optoelektronicznych, takich jak lasery i fotodetektory. InP może być również wykorzystywany do produkcji mikrofalowych urządzeń radiowych, wykorzystywanych w radarach, komunikacji i innych dziedzinach.
Tarcza rozpylająca LiTaO₃
Tantalan litu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami piezoelektrycznymi, elektrooptycznymi i piroelektrycznymi. Folia LiTaO₃ może być wykorzystywana do produkcji urządzeń wykorzystujących powierzchniowe fale akustyczne (SAW), wykorzystywanych w komunikacji, radarach, elektronicznych środkach zaradczych itp. Folia LiTaO₃ może być stosowana jako materiał do modulatorów elektrooptycznych, detektorów podczerwieni, czujników temperatury itp.
Tarcza rozpylająca VN
Azotek wanadu charakteryzuje się wysoką twardością, wysoką odpornością na zużycie i dobrą przewodnością. Narzędzia pokryte powłoką VN mogą poprawić wydajność cięcia i żywotność narzędzi. Powłoka VN ma kolor od złotego do ciemnoszarego i może być stosowana do dekoracji powierzchni. Powłoka VN może być stosowana jako bariera dyfuzyjna i materiał elektrodowy.
Zalety powłok natryskowych
Szeroka adaptowalność materiałów
Metoda napylania jonowego umożliwia powlekanie niemal wszystkich materiałów stałych, w tym metali, stopów, związków chemicznych, półprzewodników itp., bez ograniczeń związanych z temperaturą topnienia, przewodnością elektryczną i innymi właściwościami materiału. Na przykład, w przypadku metali o wysokiej temperaturze topnienia, takich jak wolfram i molibden, a także związków izolacyjnych, takich jak dwutlenek krzemu i tlenek glinu, może ona spełniać wymagania dotyczące powłok z różnych materiałów w różnych dziedzinach.
Doskonała wydajność cienkich warstw
Powłoka uzyskana metodą napylania jonowego charakteryzuje się wysoką gęstością i dobrą przyczepnością. Ponieważ napylane atomy mają wysoką energię, mogą silnie oddziaływać z podłożem po osadzeniu na jego powierzchni, tworząc silne wiązanie, co zmniejsza ryzyko odklejania się powłoki od podłoża. Jednocześnie powłoka charakteryzuje się dobrą jednorodnością składu, a jej grubość można precyzyjnie kontrolować, a błąd pomiaru można kontrolować na poziomie nanometrów.
Możliwość powlekania w niskiej temperaturze
W porównaniu z niektórymi technologiami powlekania wymagającymi wysokich temperatur (takimi jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej), natryskiwanie powłok może odbywać się w niższych temperaturach, a temperaturę podłoża można zazwyczaj kontrolować w zakresie od temperatury pokojowej do kilkuset stopni Celsjusza. Ta cecha sprawia, że natryskiwanie powłok nadaje się do materiałów podłoża wrażliwych na temperaturę, takich jak tworzywa sztuczne, polimery, płytki półprzewodnikowe itp.
Silna sterowalność
Parametry powłoki napylanej (takie jak moc napylania, ciśnienie gazu, odległość między podłożem a tarczą, temperatura podłoża itp.) można precyzyjnie kontrolować, aby skutecznie regulować skład, strukturę, grubość, parametry itp. powłoki. Ta dobra sterowalność umożliwia masową produkcję powłoki napylanej, a produkt charakteryzuje się wysoką powtarzalnością i stabilnością. Na przykład, możliwe jest przygotowanie powłoki o określonym współczynniku załamania światła i grubości.
Aplikacja powłoki rozpylanej
W dziedzinie informacji elektronicznej powłoka magnetronowa jest kluczową technologią przygotowania warstw połączeń metalowych i warstw dielektrycznych w produkcji układów scalonych, wspierając rozwój urządzeń półprzewodnikowych w kierunku miniaturyzacji i wysokiej integracji. W dziedzinie nowych źródeł energii zapewnia warstwę ochronną dla powierzchni elektrod akumulatorów litowo-jonowych, poprawia cykl życia i bezpieczeństwo akumulatorów oraz promuje rozwój pojazdów elektrycznych i technologii magazynowania energii. W dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki powłoka termoizolacyjna na powierzchni statków kosmicznych i folia odblaskowa anten satelitarnych opierają się na powłokach magnetronowych, aby zapewnić stabilną pracę w ekstremalnych warunkach. W dziedzinie biomedycyny, poprzez powlekanie powierzchni wszczepialnych urządzeń medycznych biokompatybilnymi powłokami, można skutecznie zmniejszyć reakcję odrzucenia przez organizm, umożliwiając bezpieczniejsze korzystanie z protez stawów, stentów sercowych i innego sprzętu.
Elektronika i półprzewodniki
W układach scalonych rozpylanie jest wykorzystywane do przygotowywania kluczowych struktur, takich jak przewody metalowe, elektrody bramkowe i warstwy stykowe. Na przykład, warstwy metalowe, takie jak aluminium i miedź, są osadzane na powierzchni płytek półprzewodnikowych poprzez rozpylanie i pełnią funkcję przewodów przewodzących do przesyłania sygnałów elektronicznych; warstwy izolacyjne, takie jak dwutlenek krzemu i azotek krzemu, służą jako międzywarstwowe warstwy izolacyjne i pasywacyjne, zapewniając izolację elektryczną i ochronę urządzeń. Wysoka precyzja i jednorodność rozpylania może sprostać potrzebom ciągłej redukcji rozmiarów i zwiększonej integracji układów scalonych, i jest jednym z kluczowych procesów w produkcji chipów. W płaskich wyświetlaczach, takich jak wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) i organiczne wyświetlacze diodowe (OLED), rozpylanie jest wykorzystywane do przygotowywania przezroczystych warstw przewodzących (takich jak warstwy ITO), materiałów elektrodowych, warstw izolacyjnych itp.
Pole optyczne
Rozpylanie jest szeroko stosowane w przygotowywaniu różnych warstw optycznych, takich jak warstwy antyrefleksyjne, warstwy wysokorefleksyjne, filtry itp. Warstwy antyrefleksyjne (takie jak warstwy z dwutlenku krzemu i fluorku magnezu) są używane w celu zmniejszenia odbicia światła na powierzchni elementów optycznych i poprawy przepuszczalności światła. Są one stosowane w okularach, obiektywach aparatów fotograficznych, teleskopach itp. Warstwy wysokorefleksyjne (takie jak warstwy aluminiowe, srebrne i złote) są używane do odbijania światła o określonych długościach fal i produkcji reflektorów, rezonatorów laserowych itp. Filtry są używane do selektywnej transmisji lub odbijania światła o określonych długościach fal poprzez połączenie wielu warstw rozpylonych warstw. Są one wykorzystywane w analizie widmowej, komunikacji i innych dziedzinach. Powłoki rozpylane są używane do przygotowywania warstw do okien optycznych na podczerwień, soczewek, pryzmatów i innych urządzeń. Warstwy takie jak siarczek cynku i selenek cynku charakteryzują się dobrą przepuszczalnością w podczerwieni.
Dziedzina lotnictwa i energetyki
Części silników i konstrukcje statków kosmicznych w lotnictwie muszą być odporne na ekstremalne warunki, takie jak wysoka temperatura, wysokie ciśnienie i korozja. Wysokotemperaturowe powłoki ochronne (takie jak warstwy z tlenku wolframu, molibdenu i cyrkonu), powłoki odporne na zużycie (takie jak warstwy z węglika krzemu) oraz powłoki antykorozyjne (takie jak warstwy aluminiowe i chromowe) nanoszone metodą napylania jonowego mogą skutecznie chronić te części, poprawiając ich niezawodność i żywotność. Na przykład powłoka termoizolacyjna (na bazie tlenku cyrkonu) na powierzchni łopatek turbiny może obniżyć ich temperaturę i zapobiec uszkodzeniom spowodowanym wysoką temperaturą.
Ogniwa Fotowoltaiczne
W produkcji ogniw słonecznych, powłoki napylane metodą napylania jonowego (sputtering) służą do przygotowania materiałów elektrodowych, warstw absorpcyjnych, warstw okienkowych itp. Na przykład, cienkie warstwy selenku miedziowo-indowo-galowego (CIGS) są osadzane metodą napylania jonowego jako warstwa absorpcyjna ogniw słonecznych, skutecznie absorbując światło słoneczne i przetwarzając je na energię elektryczną; warstwy metalowe, takie jak aluminium i srebro, służą jako elektrody tylne i przednie do zbierania i przesyłania prądu; przezroczyste warstwy przewodzące, takie jak tlenek cynku i tlenek indu, służą jako warstwy okienkowe, umożliwiając światłu przenikanie przez warstwę absorpcyjną, jednocześnie odprowadzając prąd. Powłoki napylane jonowo mogą poprawić wydajność konwersji fotoelektrycznej i stabilność ogniw słonecznych oraz promować rozwój przemysłu energii słonecznej.
Dyrektorem
Na powierzchni wyrobów medycznych, takich jak sztuczne stawy, implanty stomatologiczne i stenty sercowe, biozgodne warstwy (takie jak warstwy tytanu, azotku tytanu i tlenku cyrkonu) wytwarzane metodą napylania jonowego mogą poprawić właściwości powierzchniowe wyrobu, zwiększyć jego zgodność z tkankami ludzkimi, zmniejszyć reakcje odrzutu i przyspieszyć gojenie tkanek. Na przykład sztuczne stawy pokryte warstwami tytanowymi charakteryzują się dobrą biozgodnością i odpornością na zużycie, co może wydłużyć żywotność stawów i poprawić jakość życia pacjentów.
Bioczujniki
Powłoki napylane są wykorzystywane do przygotowywania materiałów elektrodowych i powłok czułych do biosensorów. Warstwy metalowe, takie jak złoto i platyna, są stosowane jako elektrody, aby zapewnić stabilny interfejs elektrochemiczny; warstwy ze specjalnych związków chemicznych (takich jak dwutlenek tytanu i azotek boru) są wykorzystywane jako powłoki czułe do precyzyjnej identyfikacji cząsteczek biologicznych (takich jak białka, DNA, glukoza itp.), zapewniając wysoką czułość detekcji próbek biologicznych. Znajdują one zastosowanie w diagnostyce medycznej, analizie biologicznej i innych dziedzinach.
Podsumowanie
Jako ważna technologia fizycznego osadzania z fazy gazowej, napylanie powłok odgrywa niezastąpioną rolę w wielu dziedzinach, takich jak elektronika i półprzewodniki, optyka, dekoracja i ochrona, lotnictwo, energetyka, biomedycyna itp., wykorzystując swoją wszechstronność w adaptacji do różnych materiałów, doskonałe właściwości cienkowarstwowe, zdolność do powlekania w niskich temperaturach, dobre pokrycie stopni i kontrolowany proces. Zasada działania napylania powłok polega na bombardowaniu materiału docelowego jonami o wysokiej energii, co powoduje ucieczkę atomów i osadzanie ich w warstwie. Proces ten obejmuje wiele etapów, takich jak generowanie jonów, przyspieszanie, przenoszenie pędu i osadzanie atomów. Po latach rozwoju, napylanie powłok wyewoluowało z różnych metod, takich jak napylanie prądem stałym (DC), napylanie RF, napylanie reaktywne, napylanie magnetronowe, napylanie wiązką jonów, napylanie impulsowe prądem stałym (DC) itp.