Пленки и покрытия

Физические методы получения покрытий и пленок могут быть реализованы с использованием твердых или жидких исходных материалов. В то же время утвердился термин «физическое осаждение из газовой фазы», предполагающий, что транспорт веществ к подложке осуществляется через газовую фазу и включающий разновидности, отличающиеся по способам перевода веществ в газовую фазу и по свойствам газообразных (парообразных) веществ.

Возгонку–десублимацию (термовакуумное напыление) проводят, как правило, при обычном давлении. Ее вариантами являются процесс в замкнутом объеме и в потоке (динамический). В том и другом варианте аппаратура весьма проста и отличается по способам подвода энергии к испарителю.

Наиболее простой вариант – расположение источника паров (обогреваемой пластины) и охлаждаемой подложки параллельно друг другу в вакуумной камере. Наибольшая скорость достигается при условии, что расстояние между испарителем и подложкой не превышает длины свободного пробега возгоняемых частиц. Важно обеспечить строго параллельное расположение испарителя и подложки.

Несколько сложнее двухтемпературный метод, предназначенный для получения монокристаллов разлагающихся соединений, образующих твердые растворы. Парциальное давление каждого из компонентов, от чего зависит состав кристалла, поддерживают с помощью отдельных испарителей, устанавливая в них свою температуру. Примером служит выращивание PbSe, где в ходе процесса давление селена должно быть равно или выше давления разложения PbSe при температуре в зоне выращивания.

Применение молекулярных пучков возможно только при пониженном давлении или в вакууме. При этом источником пучка часто берут эффузионную камеру (кнудсеновскую ячейку) – замкнутый сосуд, имеющий отверстие определенного диаметра, с веществом. Диаметр отверстия подбирают таким образом, чтобы в эффузионной камере поддерживалось равновесное для данной температуры давление, а истечение (эффузия) из камеры протекало без столкновения истекающих молекул друг с другом. Тогда полное число молекул, соударяющихся с подложкой, может быть рассчитано по уравнению

G = 1.118·10²² p A/ l²M^0.5T^0.5 моль/(см² с),

где р — давление в камере, мм рт. ст.,

А – апертура (площадь сечения эффузионного отверстия) камеры, см²,

l – расстояние от эфузионного отверстия до подложки, см,

M – молекулярная масса, г,

Т – температура камеры, К.