Hai phương pháp chính để lắng đọng các lớp phủ trên bề mặt kính là lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng hơi hóa học (CVD). Trong đó, PVD (hay còn gọi là phún xạ Magnetron) là phương pháp phổ biến nhất, lớp phủ phún xạ thường được gọi là “kính phủ mềm”. Còn quá trình CVD thường được gọi là “kính phủ cứng”. Tất cả sẽ được Viglacera bật mí thông qua bài viết dưới đây.

Công nghệ kính phủ mềm

Phủ mềm là phương pháp phủ lên bề mặt kính một loại hợp chất đặc biệt. Nó có tính năng kiểm soát nhiệt tốt. Hệ thống lớp phủ được tiến hành trong môi trường chân không. Áp suất của quá trình phủ từ 10-2 đến 10-6 mbar.

Bản chất

Bản chất của quá trình  phủ mềm là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý truyền động năng. Các ion khí hiếm được tăng tốc dưới điện trường bắn phá bề mặt bia vật liệu. Nó truyền động năng cho các nguyên tử này bay về phía đế và lắng đọng trên đế.

Bộ phận chính của hệ phún xạ Magnetron là một hệ nam châm được bố trí khép kín như hình

Sơ đồ hệ thống Magnetron

• để tạo bẫy từ. Bẫy từ có tác dụng nhốt electron và hướng electron chuyển động theo một “trường đua”. Nhằm tăng quãng đường chuyển động của electron lên gấp nhiều lần so với khoảng cách giữa hai điện cực. Qua đó làm tăng khả năng ion hóa chất khí.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ kính phủ mềm

Không khí ở điều kiện bình thường luôn chứa sẵn một số điện tử và ion. Khi thế âm được áp vào cathode, một điện trường E được tạo ra giữa hai điện cực. Điện trường này định hướng và truyền năng lượng cho các hạt mang điện trong hệ.

Trong quá trình chuyển động, điện tử sẽ va chạm và ion hóa các nguyên tử hay phân tử khí. Từ đó sản sinh thêm ion dương (+) và điện tử. Các điện tử di chuyển về phía đế (anode). Các ion dương (+) di chuyển về cathode, va chạm vào cathode làm điện tử bật ra. Các điện tử bị “nhốt” trong bẫy từ của hệ nam châm. Nó sẽ chuyển động theo hình xoắn ốc, ion hóa càng nhiều nguyên tử hay phân tử khí. Áp suất cực tiểu để duy trì plasma khoảng 0,1Pa, tốc độ lắng đọng tăng do tán xạ và tái lắng động giảm, thế dùng để duy trì plasma cũng giảm.

Công nghệ kính phủ cứng

Cấu tạo

CVD là quá trình lắng đọng hơi hóa học để tạo ra các màng mỏng từ trạng thái khí (hơi) đến trạng thái rắn lắng đọng trên đế, trong môi trường chân không, dùng để sản xuất vật liệu rắn chất lượng cao, hiệu suất cao. Phương pháp CVD liên quan đến việc phản ứng khí tiền chất với bề mặt nóng của kính trên dây chuyền, dẫn đến hình thành bề mặt của kính có cấu trúc hóa học mới.

Lớp phủ CVD là một quá trình trực tuyến, các lớp phủ được áp dụng bằng phương pháp CVD thường được gọi là lớp phủ nhiệt phân.

Nguyên lý hoạt động của kính phủ cứng

Wafer (chất nền) được tiếp xúc với một hoặc nhiều tiền chất dễ bay hơi, phản ứng (hoặc phân hủy) trên bề mặt chất nền để tạo ra lớp phủ mong muốn. Hơi phản ứng với kính nóng ở điều kiện nhiệt độ 600°C đến 700°C và tạo thành một liên kết hóa trị. Điều này dẫn đến một lớp phủ cứng và mạnh mẽ giúp tăng cường sức mạnh và khả năng chống vết bẩn của kính.

Lắng đọng hơi hóa học CVD được diễn ra theo quá trình:

• Khuếch tán chất phản ứng qua lớp ranh giới (a).
• Hấp phụ chất phản ứng trên cơ chất (b).
• Phản ứng hóa học diễn ra (c).
• Giải hấp các loài bị hấp phụ (d).
• Khuếch tán ra khỏi sản phẩm qua lớp ranh giới (e)

Sơ đồ mô tả quá trình kính phủ cứng

So sánh ưu điểm, nhược điểm công nghệ kính phủ mềm và phủ cứng

[table id=2 /]