Réamhrá an Chaidrimh Arcach Cathodach

Próiseas scála tionsclaíoch a úsáidtear go forleathan é Cathodic Arc Deposition chun cótaí scannáin tanaí ar ardchaighdeán a chur i bhfeidhm. Tá an próiseas bunaithe ar fhisic ard-voltais ard-bhreise cathodice reatha a tháirgeann plasma dlúth, ard-ianaithe. Tá plasma beagnach 100% ísle taisithe ag Deposition Arc Cathodic le ions taiscí sách ardfhuinnimh.

Oibríonn Deposition Arc Cathodic faoi choinníollacha folúis ag úsáid cinnirí taiscéalaithe deartha go speisialta. Is féidir Deposition Arc Cathodic a oibriú i gceachtar DC nó modhanna brúite. I gceachtar cás, tá voltas i bhfeidhm ag soláthar cumhachta a tháirgeann urscaoileadh stua idir anóid agus catóid. Tá an stua reatha faoi dhromchla beag ar an gcatóid a chruthaíonn dlús an-ard (~ 1012 A / m2) ar a dtugtar "spotaí catóide" ar a dtugtar.

Baineann an dlús ard atá ann faoi láthair le dlús cumhachta thar a bheith ard (~ 1013 W / m2) a chuireann athrú trasnaithe áitiúla ar an sprioc soladach (an t-ábhar catóide) le plasma taiseachta ianaithe beagnach iomlán. Leathnaíonn an plasma go tapa isteach sa bhfolús comhthimpeallach i dtreo an tsubstráit.

Ag tráth an taiscithe ar an tsubstráit, tá treoluas ian ag an plasma le fuinneamh cinéiteach de thart ar 20 eV d'eilimintí éadrom agus 200 eV d'eilimintí troma. Is féidir é seo a chur i gcomparáid le sputtering, áit a bhfuil an fuinneamh beagán eV ar a laghad.  

Tá roinnt buntáistí ann maidir le fuinneamh níos ísle a bhaineann le Deposition Arc Cathodic. Mar shampla, is cosúil go mbíonn scannáin Diúscartha Cathodic Arc níos dlúithe agus tá tréithe greamaitheachta níos fearr acu ná scannáin a tháirgtear trí mhodhanna eile. Braitheann na hailtí taiscí isteach sa dromchla, ag glasadh an sciath leis an dromchla le greamaitheacht ard.

Ligeann na hiain ionsaitheacha a chruthaíonn Cathodic Arc Deposition úsáid teochtaí foshraithe níos ísle i gcomparáid le próisis eile. Tá sé seo mar gheall ar na hiain ionsaithe Cathodic Arc Deposition go leor fuinnimh chun cruth scannáin dlúth a dhéanamh gan an gá le fuinneamh teirmeach breise a chuirfidh an tsubstráit ar fáil.

Ceadaíonn an codán codán ionization ard Cathodic Arc Deposition an t-ábhar taiscéireachta a rialú. Mar shampla tríd an tsubstráit a chlaochlú, is féidir an tionchar a bhíonn ag fuinneamh na n-ian ar an tsubstráit a mhéadú. Is féidir leis an sruth plasma a bheith rastaithe freisin ag baint úsáide as réimsí maighnéadacha, rud a cheadaíonn an t-ábhar taiscéalaíochta a aistriú faoin dromchla, ag meánnú na sciath gan an tsubstráit a bhogadh.

I gcás taiscí imoibríoch, tugann Cathodic Arc Deposition deis do scannáin chruinne a chruthú thar réimse leathan de bhrú gáis. Laghdaíonn sé seo an gá atá le rialú brú beacht, rud a chuireann méadú ar thorthaí agus laghdaíonn sé ath-oibreacha, rud a laghdaíonn costas na sciath. I gcodarsnacht leis sin, tá an "nimhiú sprioc" ina n-imoibríonn spreagrú imoibríoch go coitianta ag ocsaigine ar dhromchla an sprioc agus ocsaídí foirmeacha, agus tionchar aige ar an ráta sputter. Cruthaíonn sé seo fadhbanna aonfhoirmeachta leis an sciath. Mar gheall ar an bhfuinneamh atá bainteach le próisis Cathodic Deposition Arc, ní tharlaíonn an sprioc nimhiú chomh héasca, ag táirgeadh scannáin níos comhionanna le níos lú fadhbanna.

Cuireann an próiseas Deposition Arc Cathodic "macra-cháithníní" mar a thugtar air (nó droplets) mar aon leis an plasma taiscí. Tá raon na gcáithníní macra i méid ó níos lú ná micriméadar go dtí thart ar 10 miciméadar trastomhas. I gcás go leor iarratais sciath (bratuithe uirlisí mar shampla) níl na maicrithéiníní díobhálach agus ní dhéantar bearta chun iad a dhíchur. Mar sin féin, le haghaidh roinnt iarratais (m.sh. cótaí optúla) déantar an sciathán a dhíscaoileadh go leor leis an macra go gcaithfear iad a bhaint. Déantar é seo a bhaint amach i gcoitinne ag baint úsáide as scagairí maighnéadacha 90 céim a threoraíonn an plasma taiscí ar shiúl ó chonairí líne dhíreach na macra. Ag baint úsáide as scagaire, baintear os cionn 99% de na macraí, a tháirgeann cótaí ardchaighdeáin, saor ó cháithníní.