ВЧ плазма пониженного давления как метод модификации материалов

Плазма, генерируемая высокочастотными разрядами, обладающая рядом преимуществ по сравнению с другими плазменными источками (дуговой, тлеющий разряд и др.). К ним, в частности, относят повышенная чистота плазмы из-за отсутствия электродов и прачески неограниченный ресурс работы.

В последнее время, в связи с развитием неравновесной плазмомии и потребностями ряда отраслей промышленности в изделия эксплуатационным характеристикам которых предъявляются повышные требования (износои коррозионная стойкость, высокая твердо" однородность микроструктуры поверхности), все большее практич кое применение находит плазма ВЧ разрядов пониженного давлен Последняя, обладая всеми преимуществами ВЧ разрядов, имеет специфических свойств, присущих разрядам при низких давлении существенный отрыв электронной температуры от ионной, повышенная стерильность окружающей среды, возможность получения сверх-И уковых высокотемпературных потоков.

Обзор применения ВЧ разряда пониженного давления приведен в М86] В [187] показано, что такая разновидность плазменной обработки является одной из ключевых технологий.

Плазменное напыление с использованием высокочастотного индукционного (ВЧИ) плазмотрона пониженного давления отличается от плазменного напыления при атмосферном давлении тем, что исходный материал осаждается на подложку не в виде частиц, находящихся в оплавленном состоянии, а из паровой фазы. Таким образом, получаемые покрытия подобны пленкам, изготовляемым с помощью вакуумной технологии. Этим методом можно получить тонкие пленки как легкоплавких, так и тугоплавких материалов, термостойкие, диэлектрические, проводящие, жаропрочные покрытия и т. п. [182, 188 — 190].

Метод получения тонкопленочных покрытий с помощью ВЧ плазмы пониженного давления имеет ряд преимуществ перед существующими в вакуумной технологии (термовакуумным испарением, ионно-плаз-менным распылением и др.). Во-первых, совмещаются операции испарения материала, ионизации и возбуждения атомов, формирование направленного потока частиц и транспортировки их на поверхность, подогрева подложки, очистки и полировки ее поверхности; во-вторых, обеспечиваются высокие скорости осаждения материалов (100 А/с и выше); в-третьих, имеется протяженный транспортный участок для управления физико-химическими процессами и составом осаждаемого вещества; в-четвертых, возможность получения пленок толщиной до 20 мкм; в-пятых, достигается более высокая чистота процесса из-за отсутствия электродов и испарителей в высокотемпературной области плазмы и загрязнений, свойственных плазмохимическому осаждению; в-шестых, уменьшается расход испаряемого материала из-за транспортировки его в плазменной струе [188 — 191].

Процесс получения покрытий с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы представляет собой разновидность взаимодействия ВЧ плазмы с твердым телом. Первая стадия — это обработка материала в виде стержня или порошка в режимах, при которых происходит интенсивное испарение — распыление. Вторая стадия — взаимодействие плазмы с напыляемыми частицами в процессе транс-п°ртировки к подложке. Третья стадия — обработка осаждаемого. Непрерывный процесс взаимодействия ионов газа с напыляемым покрытием позволяет получать пленки с Учтенными параметрами — повышенной адгезионной прочностью.