اصلاح سطح با روش رسوب بخار فیزیکی (PVD)


تکنیک پلاسما نه تنها به اصلاح سطح با پلاسما کمک می کند بلکه لایه نشانی انواع مختلف فیلم لایه نازک با استفاده از روش رسوب بخار فیزیکی را نیز ارائه می دهد. در حال حاضر، فیلم لایه نازک با ویژگی های خاص بر روی منسوجات رشد داده می شود که از آن میان می توان به رشد سلول های خورشیدی، در نساجی برای چادرها، پوشش نقره بر روی لباس خواب نوزاد، پوشش های تزئینی مختلف ، الیاف رسانا، رشد نانوذرات برای خواص ضد باکتری، و غیره اشاره کرد.
در این حوزه به طور معمول از روش رسوب بخار فیزیکی استفاده می شود. روش رسوب بخار فیزیکی فرآیند نشاندن بخار ماده به صورت اتمی است که بخار جامد در خلاء و یا محیط گازی کم فشار (N2، به عنوان مثال) بر روی بستر متراکم می شود. به طور معمول طی فرآیندهای رسوب بخار فیزیکی فیلم هایی با ضخامت در محدوده چند نانومترتا هزاران نانومترلایه نشانی می شود. دو مورد از مهم ترین مکانیسم های فیزیکی در این روش عبارتند از تبخیر و کندوپاش.

تبخیر

در تبخیر بستر یا زیرلایه داخل یک محفظه خلاء قرار می گیرد، که در آن یک قطعه از ماده ای که قرار است لایه نشانی شود نیز قرار می گیرد. پس از آن ماده لایه نشانی تا جایی گرم می شود که شروع به جوش و تبخیر می کند. برای آنکه مولکول آزادانه در محفظه تبخیر شود خلاء مورد نیاز است و سپس را در تمام سطوح متراکم می شود. این اصول تمام فن آوری های لایه نشانی بر مبنای تبخیر است، تنها روش مورد استفاده برای حرارت (تبخیر)متفاوت است. دو فن آوری تبخیر رایج وجود دارد، تبخیر پرتوی الکترونی و تبخیر مقاومتی. شکل 1- 1 یک دیاگرام شماتیک از یک نمونه سیستم لایه نشانی به روش رسوب بخار فیزیکی با تبخیر پرتوی الکترونی را نشان می دهد.



شکل 1- 1: شماتیک از یک نمونه سیستم لایه نشانی به روش رسوب بخار فیزیکی با تبخیر پرتوی الکترونی.

کندوپاش مغناطیسی

کندوپاش یک تکنولوژی است که در آن مواد از قطعه لایه نشانی در دمای بسیار پایین تر از تبخیر در محیط آزاد می شود. بستر همراه با ماده لایه نشانی در خلاء قرار می گیرد و یک گاز بی اثر (مانند آرگون) در فشار پایین وارد می شود. در کندوپاش مغناطیسی یک تخلیه نورانی نرمال با در نظر گرفتن سطح هدف یا زیر لایه به عنوان کاتد تشکیل می شود. در روش کند.پاش مغناطیسی از آهنرباهای دائمی برای محدود الکترون در مقابل سطح هدف برای افزایش یونیزاسیون و حفظ پلاسما در فشار کم (معمولاً 3-10 میلی بار) استفاده می شود. در این روش یون ها به سمت سطح هدف شتاب، باعث جدا شدن اتم از سطح ماده لایه نشانی و تشیکل بخار و تراکم آن در تمام سطوح محفظه از جمله زیرلایه می شود.این اصول تمام روش های کندو پاش است و تفاوت ها تنها به حالتی بمباران یونی بر سطح برمی گردد. یک دیاگرام شماتیک از یک نمونه سیستم کندوپاش درشکل 1- 2 نشان داده شده است. بسته به شرایط، سیستم چند مگنترونی، مگنترون استوانه ای، مگنترونهای مستطیل شکل برای لایه نشانی منطقه بزرگ در صنایع استفاده می شود.


شکل 1- 2: دیاگرام شماتیک از سیستم کندوپاش مغناطیسی.


تقریباً تمام مواد فلزی را می توان بر روی بسترهای پارچه ای با روش کندوپاش لایه نشانی کرد. لایه نشانی یک پوشش فلزی ارزش و عملکرد منسوج را افزایش می دهد. منسوجات اصلاح شده با فلزات مختلف توجه زیادی را به خود جلب کرده و کاربردهای بالقوه بسیاری در زمینه های مختلف فن آوری و طراحی دارد. فلزات برای سلامتی انسان امن هستند. سطح مس / نقره ای بیش از 99.9٪ از باکتری Escherichia coli, Enterobacteraerogenes, MRSA, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus را به مدت 24 ساعت ازبین می برد. برای مثال رشد فیلم مس در سطح پارچه در شکل 1- 3 نشان داده شده است. تصویر میکروسکوپ نوری حاکی از آن است که پوشش مس یک فیلم صاف بر روی سطح پارچه پنبه نیست و ذرات مس بر روی الیاف بدون تغییر ساختار سطح پارچه نشانده خواهد شد.

شکل 1- 3 نشاندن فیلم مس در سطح پارچه.


مثال دیگر در این زمینه فیلم نانو نقره است که به عنوان بستر مواد نساجی که می تواند برای محافظت در برابر اشعه فرابنفش، سلول های خورشیدی فیبری ، مواد ضد باکتری پزشکی و غیره به کار رود. آماده سازی فیلم نقره در حال حاضر به طور عمده توسط روش بخار رسوب شیمیایی (CVD)، کندوپاش، روش بدون الکترود و روش آبکاری انجام می شود. همانطور که درشکل 1- 4 a دیده می شود ذرات نقره به طور یکنواخت سطح زیر لایه را پوشش داده اند و اندازه ذرات منظم است و تعداد کمی از ذرات نا هماهنگ است. در شکل 1- 4 b فاصله ذرات کوچکتر شده است و توزیعی منظم تر در شکل 1- 4 c دیده می شود و فشردگی فیلم نقره ای خوب است. با افزایش زمان کندوپاش مقاومت ورق فیلم کاهش و هدایت الکتریکی آن به تدریج افزایش می یابد. ذرات نانو نقره رسوب در سطح الیاف پلی استر به تدریج با گسترش زمان افزایش می یابد و نرخ رشد فیلم بیشتر می شود، چگالی و یکنواختی در سطح فیلم بهبود یافته و رسانندگی فیلم به تدریج افزایش می یابد.


شکل 1- 4: تصاویر AFM از فیلم های نازک نقره اماده شده با روش کندوپاش با توانهای مختلف (a). 80 W(ب) W 120 (ج) W 160 (مقیاس اسکن 5000 × 5000 نانومتر است)





  • تاریخ درج: 1395/06/06

ثبت درخواست پیش فاکتور کاتالوگ عمومی نظر سنجی صندوق انتقادات و پیشنهادات عضویت در خبرنامه
طراحی سایت و سئو توسط کاسپید