Depozice tenkých vrstev magnetronovým naprašováním

V naší laboratoři byla zvládnuta příprava mnohovrstvých systémů tenkých povlaků použitelných v oblasti rentgenové optiky (například zrcadel odrážejících rentgenové záření). Tyto povlaky s nanometrovými (10^-9 metrů) tloušťkami jednotlivých vrstev se sestávají z desítek extrémně přesně nanesených vrstev ( přesnost jednotlivých vrstev je v řádu desetin nanometrů (10^-10 metrů).

Spolupráce s ovrstvovacími centry v ČR (podniky, jejichž hlavní činností je výroba tenkých vrstev, tedy povlaků silných jednotky mikrometrů sloužící zejména v strojírenství pro ochranu součástek proti opotřebení) vedla k vývoji technologie nanášení povlaků diamantu podobného uhlíku (DLC), nitridu uhlíku a nanostrukturovaných multivrstev a nanokompozitů na bázi DLC pro nástroje. V současné době jsme také jediným pracovištěm v ČR nabízející charakterizaci únavových parametrů dynamicky namáhaných (například v součástech motoru automobilů) tvrdých otěruvzdorných povlaků.

Na animaci je v horní části zobrazen terč zhotovený z materiálu, který chceme nanášet na podložku. Terč je umístěn v komoře ve vyčerpaném prostoru, ve kterém je dosaženo vakuum v řádu 10^-4 Pascalu, tedy asi miliardtiny atmosférického tlaku. Do tohoto prostoru je napuštěn inertní plyn (argon nebo krypton) vysoké čistoty o tlaku desetin až jednotek Pascalů. Na terč je přivedeno záporné napětí a u povrchu terče je zapálen doutnavý výboj. Ve vzniklé plasmě výboje kladné ionty inertního plynu naráží do povrchu terče a vyráží z něj atomy prvku, z kterých je tento terč vytvořen. Tyto atomy dosedají na podložku zobrazenou v dolní části obrázku. Tímto mechanismem je vytvořena například z hliníkového terče vrstvička hliníku na podložce. Tloušťka povlaku závisí především na výkonu, který je přiváděn ze stejnosměrného zdroje na terč a době nanášení povlaku. Typické tloušťky vrstev takto nanášených se pohybují v setinách až jednotkách mikrometrů.