Làm thế nào để áp suất vận hành trong máy phủ cường độ từ tính ảnh hưởng đến chất lượng và tính đồng nhất của lớp phủ được áp dụng cho chất nền?

Áp suất vận hành đóng vai trò trực tiếp trong việc kiểm soát tốc độ lắng đọng của vật liệu được phun lên chất nền. Ở áp suất thấp, đường dẫn tự do trung bình, khoảng cách một nguyên tử được phun ra trước khi va chạm với các hạt khác, các loại hạt dài hơn. Điều này có nghĩa là các hạt được phun có thể di chuyển tự do hơn và trực tiếp từ mục tiêu đến chất nền, làm tăng hiệu quả của quá trình lắng đọng. Điều này dẫn đến một tỷ lệ lắng đọng nhanh hơn. Tuy nhiên, khi áp suất tăng, tần suất va chạm giữa các hạt phun và phân tử khí cũng tăng lên. Những va chạm bổ sung này làm cho các nguyên tử phóng xạ mất năng lượng hoặc thay đổi quỹ đạo của chúng, làm giảm tính trực tiếp của quá trình lắng đọng và làm chậm tốc độ lắng đọng. Sự thay đổi về tốc độ lắng đọng này với áp suất là rất quan trọng đối với các nhà sản xuất để kiểm soát độ dày của lớp phủ, đảm bảo chúng đáp ứng các yêu cầu cụ thể cho các ứng dụng khác nhau.

Tính đồng nhất của lớp phủ bị ảnh hưởng nặng nề bởi áp suất vận hành. Ở áp suất thấp hơn, số lượng va chạm phân tử khí giảm cho phép các hạt được phun ra với năng lượng định hướng hơn, dẫn đến sự lắng đọng đồng đều và nhất quán trên bề mặt chất nền. Ngược lại, ở áp suất cao hơn, các hạt được phun ra trải qua nhiều va chạm với các phân tử khí, có thể khiến chúng phân tán theo nhiều hướng trước khi đến chất nền. Sự tán xạ này dẫn đến một lớp phủ ít đồng đều hơn, với sự thay đổi độ dày trên bề mặt. Các điều kiện áp suất cao cũng có thể dẫn đến sự hình thành các màng không đồng nhất, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của lớp phủ trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, chẳng hạn như các thiết bị bán dẫn hoặc lớp phủ quang học.

Mật độ và độ ổn định plasma được gắn chặt với áp suất vận hành trong buồng phun. Ở áp suất quá thấp, có thể rất khó khăn để duy trì huyết tương ổn định, vì tốc độ ion hóa của khí giảm, làm cho quá trình phun nước thất thường và không đáng tin cậy. Sự không ổn định trong huyết tương có thể dẫn đến sự phóng xạ không nhất quán, với sự khác biệt trong năng lượng của các hạt phun và sự hình thành màng không đồng đều. Tuy nhiên, áp suất cao hơn ổn định plasma bằng cách tăng số lượng phân tử khí có thể bị ion hóa. Một plasma ổn định hơn đảm bảo sự phóng xạ được kiểm soát nhiều hơn, cho phép tính nhất quán tốt hơn trong lắng đọng phim. Tuy nhiên, áp suất quá cao có thể khiến huyết tương trở nên quá dày đặc, dẫn đến tăng phản ứng pha khí và sự suy giảm tiềm năng của chất lượng của màng lắng.

Mật độ màng và cấu trúc vi mô của lớp phủ ký gửi rất nhạy cảm với áp suất. Ở áp suất thấp, các hạt phun ra đến chất nền với năng lượng cao hơn, cho phép chúng khuếch tán dễ dàng hơn khi hạ cánh. Sự khuếch tán tăng lên này dẫn đến một lớp phủ dày hơn, nhỏ gọn hơn với độ bám dính tốt hơn với chất nền. Một lớp phủ dày đặc hơn thường thể hiện các tính chất cơ học vượt trội, chẳng hạn như độ cứng cao hơn, điện trở hao mòn tốt hơn và cường độ bám dính được cải thiện. Ngược lại, áp lực cao hơn làm giảm năng lượng của các hạt phun ra do va chạm thường xuyên hơn với các phân tử khí. Điều này dẫn đến một lớp phủ xốp hơn, xốp hơn, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các tính chất cơ học của màng, chẳng hạn như cường độ bám dính thấp hơn và độ bền giảm. Một lớp phủ xốp hơn có thể dẫn đến tăng độ nhám, có thể không mong muốn trong một số ứng dụng nhất định đòi hỏi lớp phủ mịn hoặc rõ ràng.

Hình thái của lớp phủ, bao gồm độ nhám và cấu trúc hạt của nó, bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi áp suất vận hành. Ở áp suất thấp hơn, các nguyên tử hoặc phân tử được phun nước được lắng đọng với năng lượng cao hơn, dẫn đến các hạt nhỏ hơn và một bộ phim mượt mà hơn, đồng đều hơn. Điều này có lợi cho việc đạt được lớp phủ hiệu suất cao, chẳng hạn như các lớp được sử dụng trong màng quang hoặc pin mặt trời màng mỏng, trong đó tính đồng nhất và độ mịn là rất quan trọng. Ở áp lực cao hơn, số lượng va chạm tăng lên có thể dẫn đến các hạt lớn hơn và hình thái bề mặt khó khăn hơn. Điều này có thể dẫn đến các lớp phủ có độ nhám bề mặt tăng, có thể được chấp nhận hoặc thậm chí mong muốn trong các ứng dụng nhất định, chẳng hạn như chất xúc tác hoặc lớp phủ trang trí, nhưng có thể gây ra các vấn đề trong các ứng dụng chính xác trong đó độ mịn là ưu tiên.

Máy tráng men Magnetron