Магнетронне напилення

МАГНЕТРО́ННЕ НАПИ́ЛЕННЯ – технологія нанесення покриттів у вакуумі на основу (підкладки) за допомогою магнетронних розпилювальних систем (або так званих магнетронів). Ін. назва — магнетронне осадження покриттів. Існують також вакуумні магнетрони, призначені для генерації надвисокочастот. коливань. Для М. н. у магнетрон. розпилюв. системах застосовують тліючий розряд постій. струму або струмів серед. і високої частоти в схрещених електр. та магніт. полях (тиск осн. плазмоутворюючого газу аргону 10^-2–1 Па). Гол. елементи магнетрон. розпилюв. систем: катод-мішень, виготовлений з матеріалу, що розпилюється та використовується безпосередньо для покриття, магнітна система й анод (зазвичай поверхня вакуум. камери). Найбільш поширені — планарні з плоским катодом-мішенню, циліндричні з зовн. і внутр. поверхнями розпилення та подвійні, живлення яких здійснюється середньочастот. імпульс. біполяр. напругою. Матеріалами покриттів можуть бути метали, сплави, діелектрики, напівпровідники, оксиди, нітриди, оксинітриди, карбіди, карбонітриди. Діелектр. покриття осаджують високочастот. розпиленням катода-мішені з відповід. матеріалу, оксидні, нітридні, оксинітридні — магнетрон. розпиленням метал. катода-мішені в плазмі суміші аргону з реактив. газами киснем і азотом. За допомогою М. н. наносять покриття на пластини, дріт, трубки, рулонні матеріали (полімерні плівки, метал. фольгу, тканини, папір), вироби з об’єм. конфігурацією. У магнетрон. розпилюв. системах плоскі підкладки та протяжні об’єкти переміщуються паралельно катоду-мішені, об’ємні підкладки обертаються навколо своєї осі навпроти катода-мішені. М. н. застосовують під час виробництва мікроелектроніки, оптики, пристроїв запису інформації та дисплеїв, для нанесення захис., декор. та ін. покриттів. За допомогою магнетрон. розпилюв. систем отримують ультрависокодисперсні порошки з металів, сплавів і різних з’єднань розміром частинок 20–50 нм. Нині вчені провадять дослідж. щодо розроблення технологій і устаткування для отримання нанокомпозит. покриттів, нанесення покриттів на сонячні панелі, електроди високопотуж. конденсаторів і акумулятор. батарей. Уперше процес М. н. та дію магнетрон. розпилюв. систем описано 1975–77 у США та ФРН. Водночас 1976 відповідні дослідж. розпочато в Інституті електрозварювання АН УРСР (Київ). Під керівництвом Д. Дудка вивчено та розроблено низку технологій М. н., планарні й циліндричні магнетронні розпилюв. системи, устаткування для нанесення жаростій. захис. покриття на внутр. поверхню двигунів корекції орбіти косміч. супутників, для локал. напилення зносостій. покриття на контактні поверхні контактів реле, для металізації заготовок двобіч. друкар. плат. 1995–2000 в Інституті електрозварювання НАНУ розроблено та виготовлено лінії безперерв. М. н. енергоощад. і сонцезахис. покриттів на склі до 7 м². Науковцями Інституту фізики напівпровідників НАНУ під керівництвом Ф. Сизова розроблено портат. тепловізори для неруйнів. контролю споруд і об’єктів, приймачі випромінювання терагерц.–субміліметр. діапазону; в Інституті проблем матеріалознавства НАНУ (обидва — Київ) отримано надтверді покриття на основі високоентропій. сплавів; в Інституті тех. механіки НАНУ (Дніпро) створ. технологію та устаткування для М. н. захис. покриття на основі хрому на внутр. поверхню гідроциліндрів авіац. техніки. Знач. внесок у дослідж. і розроблення магнетрон. розпилюв. систем та джерел живлення для них зроблено у Нац. тех. університеті України «Київ. політех. інститут» (А. Кузьмичев). Проблематику М. н. висвітлюють журнали: «Нанострукторное материаловедение», «Современные проб­­лемы физического материаловедения», «Сверхтвердые мате­­риалы». Фахівців і аспірантів з цього напряму готують на факультеті електроніки Нац. тех. університету України «Київ. політех. інститут» (спеціальність «Технологія, устаткування та виробництво електрон. техніки»).

Літ.: Дудко Д. А., Максимович Б. І., Кузнєцов М. В. Про можливості застосування плазмових методів нанесення покриттів замість хімічної і гальванічної технології // Вісн. АН УРСР. 1977; Дудко Д. А., Лакиза С. П., Кузнецов М. В. Ионно-плазменная технология нанесения покрытий, магнетронное распыле­­ние // Электронно-лучевые и газотермичес. покрытия: Сб. науч. тр. К., 1988; Демчишин А. В., Стеценко В.В., Крива­сов А. К., Миченко В. А. Разработка материалов и оборудования для нанесения оптических селективных покрытий магнетронным распылением // Новые процессы и оборудование для газотермичес. и вакуум. напыления: Сб. науч. тр. К., 1990; Кузьмичев А. И. Магнетрон­­ные распылительные системы. К., 2008; Yu. S. Borisov, M. V. Kuznetsov, A. V. Vo­­los, V. G. Zadoya, L. M. Kapitanchuk, V. V. Stre­­chuk, V. P. Kladko, V. F. Gorban. Magnetrons puttered nanocompositen c-TiC/a-Ccoa­tings // Paton Welding J. 2013. Vol. 7.

М. В. Кузнецов

Рекомендована література

1. Дудко Д. А., Максимович Б. І., Кузнєцов М. В. Про можливості застосування плазмових методів нанесення покриттів замість хімічної і гальванічної технології // Вісн. АН УРСР. 1977;
   Google ScholarInternet
2. Дудко Д. А., Лакиза С. П., Кузнецов М. В. Ионно-плазменная технология нанесения покрытий, магнетронное распыле­­ние // Электронно-лучевые и газотермичес. покрытия: Сб. науч. тр. К., 1988;
   Google ScholarInternet
3. Демчишин А. В., Стеценко В.В., Крива­сов А. К., Миченко В. А. Разработка материалов и оборудования для нанесения оптических селективных покрытий магнетронным распылением // Новые процессы и оборудование для газотермичес. и вакуум. напыления: Сб. науч. тр. К., 1990;
   Google ScholarInternet
4. Кузьмичев А. И. Магнетрон­­ные распылительные системы. К., 2008;
   Google ScholarInternet
5. Yu. S. Borisov, M. V. Kuznetsov, A. V. Vo­­los, V. G. Zadoya, L. M. Kapitanchuk, V. V. Stre­­chuk, V. P. Kladko, V. F. Gorban. Magnetrons puttered nanocompositen c-TiC/a-Ccoa­tings // Paton Welding J. 2013. Vol. 7.
   Google ScholarInternet

завантажити статтю