Phủ lớp plasma

Phún xạ - đặc biệt phún xạ bằng magnetron - là phương pháp phổ biến nhất trong phủ lớp plasma công nghiệp. Công nghệ phún xạ dựa trên hiện tượng nguyên tử hóa cực âm, một hiện tượng cơ sở trong kích thích plasma: Dòng ion dương trong plasma gặp cực âm và loại bỏ vật liệu tại đó. Thông thường, một magnetron được sử dụng làm cực âm, tập trung plasma trước cực âm, và qua đó cho phép đạt tỷ lệ phún xạ hay tỷ lệ phủ lớp cao nhất trên chất nền. Ngược lại với bay hơi nhiệt, do chất nền cũng chịu một phần tác động năng lượng của các ion, quy trình phún xạ bằng magnetron có thể tạo được các lớp dày dặc và mịn hạt. Theo quy định, trong quy trình phún xạ thường sử dụng các mục tiêu (nguồn vật liệu trên cực âm) có khả năng dẫn điện. Trong đó, kim loại và gốm dẫn điện tỏ ra đặc biệt phù hợp. Chúng có thể được phún xạ trong một khí hiếm, để liên kết của lớp tương thích với mục tiêu. Trong phún xạ phản ứng, sự bổ sung oxy hoặc nitric làm khí dung môi có thể phủ lớp cả oxit hoặc nitơ cách điện. Chúng có nhiều ứng dụng dưới dạng lớp bảo vệ điện môi trong suốt. Dòng điện một chiều được sử dụng để phún xạ từng mục tiêu, và tùy quy trình có được phát xung. Theo nguyên tắc, để phún xạ lớp cách điện, quy trình phún xạ bằng magnetron kép được sử dụng. Trong đó, một dòng điện hai chiều sẽ đẩy luôn phiên hai magnetron vào nhau để ngăn sự hình thành lớp cách điện trên cực dương. Các máy phát đặc biệt được dùng là máy phát MF hoặc máy phát hai cực. Hiện tượng phổ biến khi thực hiện quy trình phún xạ plasma là hồ quang, hay còn gọi là hiện tượng hồ quang điện, được châm trong quá trình phát cực quang.  Các máy phát cho quy trình phún xạ phải được tích hợp thiết bị phù hợp để điều chỉnh hồ quang.

Phún xạ xung công suất cao, được biết đến là HiPIMS (phún xạ xung công suất cao bằng manheton), ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm trong sản xuất lớp vật liệu cứng và chống mòn, do các yêu cầu về chất lượng lớp là rất cao. Quy trình này cần có các bộ nguồn điện xung đặc biệt, đạt năng suất trong các xung rất ngắn và công suất cao, với độ rộng dưới 100µs và hệ số lặp trong khoảng 100 Hz. Ngoài phát xung, các máy phát HiPIMS cũng phải đạt yêu cầu về nguồn điện plasma: Điều chỉnh chính xác đầu ra tương ứng với quy trình và quản lý nhanh hồ quang điện.

Bay hơi lắng đọng hóa học, còn được gọi là kỹ thuật CVD, phủ những lớp mỏng nhất trên các vật liệu với mọi chất lượng. Trong đó, vật liệu phủ thể rắn được tạo ra từ chất khí bằng nhiệt, lắng đọng trên chất nền thành lớp kết tinh hoặc không kết tinh. Trong quy trình phủ truyền thống, khí chỉ tách trên bề mặt chất nền được làm nóng thành các sản phẩm phản ứng. Trong bay hơi lắng đọng hóa học plasma (PECVD - Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), phản ứng này đã xảy ra trong quá trình ion hóa điện ở thể khí. Nhiệt độ thấp hơn đáng kể là một lợi thế lớn, vì chỉ khi đó mới có thể sử dụng các vật liệu nền nhạy cảm nhiệt như nhựa. Do đó, PECVD là một quy trình phổ biến trong sản xuất các cấu kiện vi điện tử, màn hình phẳng, modun mặt trời và bộ phận quang học. Có thể phủ các lớp kim loại, bán dẫn hoặc cách điện. Cả những hệ thống lớp phức tạo có thể được tạo ra.