21. Электронно-лучевое нанесение вакуумных покрытий.

В этом случае нагрев и испарение вещества осуществляется в результате теплового действия электронов, бомбардирующих испаряемую мишень. Данным методом получают покрытия из сплавов металлов, полупроводников и даже диэлектриков. Электронно-лучевое нанесение покрытий характеризуется следующими преимуществами:

1. Возможность получения высоких по плотности энергий в электронном пучке j ~ 5·10⁸ Вт/см² (для испарения металлов достаточно потоки с энергией в

10³ раз ниже). При этом в зоне действия электронов может развиваться температура ~ 10000°C. Поэтому этим методом осуществляется испарение практически любых, даже очень тугоплавких материалов.

2. Испарение атомов происходит с поверхности. Это очень важная особенность процесса. При резистивном испарении более высокая температура достигается в зоне контакта расплавленного металла с поверхностью испарителя.

При этом образующиеся пары проходят через расплав металла, что вызывает появления в газовом потоке газовой фазы. При электронно-лучевом испарении капельная фаза практически отсутствует.

3. Представляется возможным сканировать (перемещать) поток электронов по поверхности мишени и, таким образом достаточно просто изменять состав ис- паряемых частиц и их пространственное распределение.

4. Возможность автоматизации процесса испарения и, соответственно, нанесения покрытия в целом..

5. Получение химически чистых покрытий, т.к. нагревается только испаряемый материал.

Электронно-лучевые методы нанесения покрытий имеют недостатки:

- необходимо использование источников высокого напряжения (до10 кВ), что определяет сложности их эксплуатации;

- относительно невысокий КПД электронно-лучевых устройств. Более 25% потребляемой мощности идет на вторичное электронное и рентгеновское излучение, нагрев тигля и т.д.;

- в процессе роста покрытия поверхность подложки подвергается воздействию высокоэнергетичных электронов. Эти электроны способны генерировать дефекты в растущей пленке, вызывать ее распыление. При попадании этих электронов на поверхность технологической оснастки, возможно дополнительное газовыделение, которое отрицательно сказывается на качестве наносимых покрытий.

22. Особенности электронно-лучевого испарения диэлектриков

Основная особенность электронно-лучевого испарения диэлектриков состоит в том, что поверхность диэлектриков имеет высокое электрическое сопротивление и при взаимодействии с ней потока электронов происходит накопление этих электронов в поверхностном слое (зарядка поверхности) и образование, в итоге, тормозящего электрического поля (рис.1).

Рис. 1 Взаимодействие электронов с поверхностью.

В общем случае в зоне действия потока электронов кроме зарядки поверхности, протекают следующие основные процессы:

1.вторичная электронная эмиссия;

_{2.унос адсорбированного заряда с поверхности испаренными частицами.}

_Тогда с учетом данных процессов дифференциальное уравнение, описывающее кинетику зарядки поверхности и составленное на основе закона сохранения электрического заряда, может быть представлено в виде:

_dq ^dq _

dt

j_э   _э

 j_э

  _э

^dm

^dt

Здесь q- плотность поверхностного заряда, адсорбированного на диэлектрике;

^j_э^{- плотность потока электронов;}

^v_у^{- ускоряющее напряжение электронной пушки;}

^dm _{- скорость изменение массы мишени или скорость испарения (величи-}

^dt

на отрицательная);

^ _э ^{- степень ионизации испаренных частиц;}

^ _э ^{- коэффициент вторичной электронной эмиссии, который численно ра}_{вен количеству электронов, выбиваемых с поверхности при действии на нее.}

При воздействии потока электронов на поверхность полимера протекают сложные физико-химические процессы, приводящие, например, к разрушению

макромолекул, протеканию электронно-стимулированных реакций. В результа- те, на поверхности образуются низкомолекулярные фрагменты - продукты электронно-лучевого диспергирования, которые при определенных условиях способны переходить в газовую фазу (десорбироваться). Состав этих продуктов различен и при определенных условиях они способны к процессам вторичной полимеризации с образованием тонкой полимерной пленки. Данные процессы лежат в основе технологии формирования тонких полимерных покрытий из активной газовой фазы.