Уникальную технологию вакуумного магнетронного распыления в непрерывном режиме, обеспечивающую чистоту и отсутствие дефектов формируемого покрытия при высокой скорости осаждения, разработали специалисты Института сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН, 24 октября сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.

Новая технология объединяет в себе достоинства двух применяемых в настоящее время технологий нанесения покрытий: магнетронное распыление и вакуумно-дуговое.

Магнетронные распылительные системы, создавая качественные и однородные покрытия, имеют недостаточно высокую скорость осаждения пленок, тогда как вакуумно-дуговой способ при высокой скорости осаждения не обеспечивает однородности структуры покрытия: в катодном пятне формируются микрокапли, которые присутствуют в объеме и на поверхности пленок.

Новый режим вакуумного магнетронного распыления формирует покрытия быстро и качественно.

Старший научный сотрудник лаборатории плазменных источников ИСЭ СО РАН кандидат технических наук Максим Шандриков рассказал о сути новой технологии:

«Для обычного магнетронного разряда используется рабочий газ, как правило, аргон, потому что он дешевый, инертный и достаточно тяжелый (то есть хорошо распыляет). Если давление газа снизится, то разряд погаснет. Но если обеспечить в разряде высокую мощность, чтобы в разрядном промежутке было достаточное количество распыленных металлических атомов, то эти атомы начинают ионизоваться и необходимость в газовых ионах отпадает».

При этом разряд переходит в режим самораспыления, то есть поддерживается за счет собственных распыленных частиц мишени, что позволяет работать при любом рабочем давлении — уровне вакуума. Эта особенность дала название новой установке — вакуумный магнетрон.

Поскольку в данном случае процесс идет без рабочего газа, то физика разряда изменяется, меняя одновременно свойства напыляемых покрытий. В обычном газовом режиме за распыление мишени отвечают ионы газа, а атомы мишени летят в сторону подложки. В вакуумном режиме часть атомов металла мишени движется в сторону подложки, формируя пленку, другая же часть в виде ионов возвращается назад, на мишень и поддерживает разряд.

В настоящее время технология вакуумного магнетронного распыления разработана для материалов с высоким коэффициентом распыления, такими как медь, серебро, золото, платина и др.

Ученые ИСЭ СО РАН работают над тем, чтобы расширить для этой технологии спектр материалов, включив в них те, покрытия из которых востребованы промышленностью. Сейчас они ищут способ, как увеличить коэффициент распыления хрома и никеля.

В планах коллектива разработка совместно с компанией «Прикладная электроника» промышленного вакуумного магнетрона со специальным источником питания высокой мощности, способного заменить существующие вакуумно-дуговые системы для создания различных функциональных, защитных и декоративных покрытий высокого качества.