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 обʼєм. конфігурацією. У магнетрон. роз­пилюв. системах плоскі під­кладки та протяжні обʼєкти пере­міщуються паралельно катоду-мішені, обʼємні 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 зʼ­єд­нань 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 обʼєктів, 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

Завантажити статтю