Crescimento do filme
Jan 06, 2018| Todos os processos de deposição de filmes finos consistem em três etapas:
1. produção das espécies formadoras de filme
2. Transporte dessas espécies da fonte para o substrato
3. condensação e costura no substrato
Em PVD, o primeiro passo é a evaporação ou a pulverização catódica, o segundo passo implica o transporte de linha de visão se a pressão do processo for muito baixa e houver uma pequena probabilidade de colisões ou um transporte de fluxo se a pressão for alta. O tipo de transporte influencia o crescimento real do filme na terceira etapa.
Quando um átomo chega na superfície do substrato e está sendo adsorvido, ele difunde na superfície até que seja desossado ou preso a um site energético favorável. Esta difusão superficial é dependente da energia que o átomo tem ao chegar à superfície e se o substrato é fornecido por uma energia adicional, por exemplo, por aquecimento ou bombardeio de íons. A energia do átomo depende da pressão na câmara de deposição, uma alta pressão diminui a energia devido a perdas de energia em colisões. O bombardeamento iónico da superfície é possível em métodos baseados em plasma e pode ser controlado por uma tensão de polarização negativa do substrato em relação ao plasma.
Se o átomo se adere a outro átomo de filme na superfície, um par de baixa mobilidade é criado e isso aumenta a probabilidade de outro átomo ficar com eles. Em um número crítico de átomos, ou um núcleo crítico de tamanho, um núcleo é formado. Esses núcleos crescerão para ilhas cristalinas que se unirão quando se encontrarem e finalmente formam um filme contínuo. Dependendo dos parâmetros do processo, o crescimento do filme continuará de maneiras diferentes, dando diferentes microestruturas. O filme pode crescer camada por camada ou em ilhas 3D ou em uma combinação desses dois modos de crescimento.
Em PVD, o crescimento do filme é geralmente colunar, ou seja, os cristalites crescem em colunas com limites de grãos mais ou menos desenvolvidos entre eles. Os limites de grãos podem conter vazios e deteriora a maioria das propriedades do filme, mas um filme densamente denso e colunar pode ter, por exemplo, excelentes propriedades tribológicas. Uma microestrutura densa completa no filme é muitas vezes muito desejável. À medida que a microestrutura densa é promovida pelo bombardeamento de íons do filme em crescimento, esses filmes podem ser frequentemente depositados por métodos PVD em plasmas de alta densidade.
Vários modelos de crescimento de filmes para a influência da condição de deposição na microestrutura do filme foram desenvolvidos. Comumente utilizados são os modelos de zona de estrutura empírica onde diferentes modos de crescimento (zonas) são identificados em um diagrama para diferentes taxas de temperatura para temperatura de fusão (T / T m). Uma revisão extensiva de tais modelos foi publicada por John A. Thornton em 1977 e aqui segue um breve resumo disso. Movchan e Demchishin fizeram a seguinte classificação: A Zona 1 aparece quando T / T m <0,3 e="" é="" caracterizada="" por="" rugosidade="" superficial="" elevada="" e="" limites="" de="" grãos=""> A Zona 2 aparece quando 0,3
