Аморфные материалы (835546), страница 12
Текст из файла (страница 12)
е. на поряраспыления:док выше, чем ,в методе напыления1.1 — катод; 2 — мишень; 3 —В целях повышения производительно образец; 4 — подложка; 5 —сти или получения толстых пленок раз анод; 6 — атом; 7 — источник(постоянный ток илирабатывается аппаратура, позволяю питанияток высокой частоты)щая достигать еще больших скоростей.Гак, в случае плазменных методов(трех- и четырехэлектродный) и магнетронного метода скоростьосаждения достигает 1 мкм/мин. При использовании аппаратурыДля плазменного распыления достигаются большие скоростираспыления и имеется возможность получать пленки с малым количеством посторонних газов.
Это является следствием то1Мнение о том, что эта скорость при вакуумном напылении почти на порядок меньше, чем прн катодном, не является общепринятым. Прим, ред-2*Зак.30735го, что напряжение на мишени и величина электрического тока,определяющие скорость распыления, регулируются независимо.Как показано на рис.
2.4, плазма образуется за счет разности потенциалов между тепловым катодом и анодом, а распыление происходит при столкновении ионов газа с катодом — мишенью, имеющим отрицательный потенциал. Ио1( + № )низация газа и образование пДаэмыпроисходит за счет эмиссии электронов тепловым катодом, т. е.
за счеттепловых электронов. Дополнительновводится стабилизирующий электрод,поэтому данный метод является четырех-, а не трехзлектродным. Вакуумподдерживается в пределах 0,1 Па,поэтому количество газа в получаемойпленке мало. Метод' обеспечивает достаточно высокую скорость распыления. Однако при этом нельзя избежатьнагрева подложки, а охлаждать еедовольно трудно.
Этого удается избеРис. 2.4. Принципиальная схежать в методе магнетрона, где благома четырехэлектродного метода распыления:даря магнетронному разряду в пер1 — анод; 2 — тепловой катод;пендикулярных электрическом и маг3 — образец;4 — подложка;нитном полях достигаются значитель5 — стабилизирующийэлектные скорости распыления при маломрод; 6 — мишень; 7 — плазманагреве подложки1.Аппаратура для распыления позволяет реализовать большеечисло условий контроля, чем в случае метода напыления. Эти условия должны быть предварительно детально исследованы, таккак они определяют в конечном итоге качество получаемой пленки.2.1.3. М етоды металлизацииИзвестны две разновидности метода металлизации |7, 8]: электролитическая и неэлектролитическая (химическая) металлизации.Последний метод называют также методом получения покрытийвосстановлением.Электролитическая металлизацияВ основе метода лежит восстановление и осаждение на катодеподложке ионов металла, образующихся при растворении анодав электролите.
В качестве электролитов обычно используются водные растворы, в которых в определенной пропорции смешаны хлориды металлов (например, №С12-6Н20, СоС12-6Н20 ) и соли мета1 Засчет скрещенных электрических и магнитных полей, придающих электронам спиралевидное движение, происходит более эффективная ионизация газа,увеличивается плотность плазмы и, следовательно, возрастает ионный ток.
Кроме того, скрещенность полей создает условия для бомбардировки катода подкосыми углами, увеличивая тем самым коэффициент распыления.Прим. ред.36фосфорной (Н3РО3) И ортофосфорной (H3PQ4) кислот. Катодомобычно служит медь или графит. Электролиз проводится при температуре 50—90°С при плотности тока 0,5—4 А/см2. В результатеполучаются аморфные пленочные покрытия из никеля или кобальта, содержащие большие количества фосфора. В табл. 2.3 описываются условия получения различных аморфных пленок.
Этим методом можно получать аморфные сплавы N i—Р, Со—Р, Fe—Р,Со—Ni— Р, Со—W, Со—Re, Fe—W, Cr—W, Fe—Mo, Cr—Fe, причем особенности метода накладывают сильные ограничения насостав сплавов. Важно, чтобы строго соблюдались необходимыепропорции при приготовлении электролитов, а также чтобы былапредусмотрена возможность регулировки электрического тока наэлектродах и температуры электролита.Таблица2.3. П олучение ам орф н ы х сп л а во в м ето д ам и м етал л и зац и иN1 — РСо — РЭлектролитический1«СП18040500,5— 4,04I8Содержание, г/л:СоС 1 2 *6 Н 2 0«Н 3 Р О3...........................Н зР 0 4......Плотность тока, А/см 2Температура, °С,.pH « « г а а з а аКонцентрация фосфорапленке, % (ат.) . .КатодСПСодержание, г/л:150N iS 0 4 -6H20 ..............................45№С12 -6Н20,.
. . . .50Н3 Р О3 « ■ • • • « i t s50Н 3 РО 4 ) « • • • * « ! •Плотность тока, А/см2 . ., 0',5i—4,0Температура, “С , , , . ,1,0Концентрация фосфора в22—8пленке, % (ат.) , , , , ,0,5— 1,0В20—22СиХимическийСодержание, г/л:30NiCl2 - 6 H2lO...........................10ЫаН2 Р 0 2 -Н 20......................50NH 4 CI....................................100КазСбНбО? ,.......................................8— 10pH.Скорость осаждения, мм/ч 0,005 — 0,008Содержание, г/л:СоС12 -6Н20....■NaH 2 P 0 2 -H20. ...NH 4 C I ..................... ..........
■NaKC 4 H *0 6....аpH.......Скорость осаждения, мм/ч3020502009— 100,076Химическая металлизацияАморфные пленки типа N i—Р получают осаждением из водныхрастворов хлоридов металлов. Для этой цели используют ванны,представляющие собой смесь гипофосфитов и гидрида бора. П одбирая соответствующим образом состав ванны, получают аморфные сплавы Со—Р, Ni—В и Ni—Fe— В.
Примеры приведены втабл. 2.3.В этом методе в качестве отрицательного полюса используютне только металлы, но и различные диэлектрики: стекла, пластмассы и т. п. Главная реакция представляет собой реакцию растворения монов металла. Фосфор попадает в пленку в результате протекания побочной реакции, что позволяет контролировать его коли37чество, регулируя концентрацию восстановителя. Метод позволяетполучать сплавы на основе никеля и кобальта, содержащие фосфор и бор, но номенклатура сплавов крайне ограниченна. Преимуществом метода является сравнительно простое получение пленокс большой площадью поверхности.2.1.4. Методы, связанные с протеканием химически*реакций в газовой ф а з е (CVD-методы)При термическом разложении над нагреваемой массивной плитой паров летучих химических соединений (например, хлоридов)или газов, а также при проведении в такой атмосфере других химических реакций происходит осаждение элементов на подложке.Таким образом, проведение химических реакций в газовой фаземожет служить методом осаждения веществ, возникающих в результате реакций.
Этот метод называют CVD-методом, (chemicalvapor deposition — химическое осаждение пара) [9, 10].Обычно для получения аморфных пленок этим методом используются соединения типа SiC, Si3C4 , BN, ВС, а главным компонентом газовой атмосферы служит галогенид (например, SiCl!4). Важными условиями влияющими на качество получаемых пленок, являются состав сырья, концентрации, давление и расход газа, температура и материал подложки.
Примеров аморфных сплавов, полученных таким образом, пока нет, но думается, что данный методможно использовать для аморфизации металлов с высокой точкойплавления.2.1.5. М етоды закалки из жидкого состоянияМетоды охлаждения расплавов металлов и сплавов с большими скоростями, позволяющими достигать больших степеней переохлаждения жидкости и в конечном счете «замораживать» жидкое•состояние, объединяются под общим названием — методы закалкииз жидкого состояния, или методы закалки из расплава (melt•quenching) [1—5].
Эти методы применяются очень широко, таккак позволяют получить металлические аморфные порошки, тонкие проволоку и ленту.Методы закалки из жидкого состояния имеют несколько разновидностей (см. табл. 2.1). Методы выстреливания, молота и наковальни, а также экстракции расплава позволяют получать тонкиеаморфные пластинки массой до нескольких сот миллиграммов.Методами, использующими закалку на центрифуге, закалку надиске, прокатку расплавленного металла, можно получить непрерывные тонкие ленты. Эти методы могут быть использованы дляпромышленного производства аморфных металлов. В настоящеевремя для производства порошков начинают применяться такиеметоды, как распыления расплава (в том числе и центробежноераспыление), кавитации, электроэрозии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
