一般來(lái)說(shuō)，PVD 涂層的形貌由三種因素決定：基材表面的形貌、涂層微觀形貌、沉積過(guò)程中形成的生長(zhǎng)缺陷，而 PVD 涂層的表面粗糙度主要來(lái)自于生長(zhǎng)缺陷 (液滴、結(jié)節(jié)缺陷、針孔、凹坑等)。

基材表面的形貌

基材表面形貌取決于機(jī)械預(yù)處理 (研磨、噴砂、拋光) 和離子蝕刻。機(jī)械預(yù)處理可以平滑基板表面，但也會(huì)產(chǎn)生不同微米級(jí)的不規(guī)則性。而在離子蝕刻中，蝕刻效率不僅取決于刻蝕方法和蝕刻條件，還取決于批處理配置、基板 (工具) 的幾何形狀，以及真空室中的位置和旋轉(zhuǎn)模式。在工業(yè)規(guī)模上，PVD 涂層通常沉積在具有復(fù)雜 3D 形狀的基材上，這些基材具有鋒利的邊緣 (例如，切削工具)、孔和槽。作者詳細(xì)討論了在蝕刻過(guò)程中，由于到達(dá)襯底的離子電流變化，造成了離子蝕刻的不均勻性，分析了離子轟擊在蝕刻過(guò)程中對(duì)表面微粗化和各種微尺度表面特征 (如錐、坑、臺(tái)階、溝槽) 形成的影響。

涂層表面的微觀形貌

預(yù)處理過(guò)程中，在基材表面上形成的所有不規(guī)則形貌均通過(guò)涂層轉(zhuǎn)移。因此，可以通過(guò)光學(xué)、AFM 和 SEM 顯微鏡或 3D 輪廓儀來(lái)估算離子蝕刻的強(qiáng)度。然而，在涂層沉積之后，會(huì)發(fā)生與涂層本身固有的微觀、納米形態(tài)和生長(zhǎng)缺陷相關(guān)的其他形貌變化。對(duì)在同一批次中沉積的涂層使用不同基材旋轉(zhuǎn)模式會(huì)存在較大差異，特定的旋轉(zhuǎn)模式?jīng)Q定了沉積速率和離子電流密度之間的比率。此外，在兩次和三次旋轉(zhuǎn)模式下，基材的方向發(fā)生了顯著的非周期性變化，這強(qiáng)烈影響了離子蝕刻和涂層沉積。一般來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)涂層的強(qiáng)烈離子轟擊破壞了其柱狀微觀結(jié)構(gòu)并改變了其形貌。在離子蝕刻和涂層沉積方面，應(yīng)避免在同一沉積過(guò)程中批量使用不同尺寸和幾何形狀的工具。

生長(zhǎng)缺陷對(duì)涂層形貌的影響

生長(zhǎng)缺陷對(duì)涂層表面形貌的影響最大。研究表明，在涂層沉積過(guò)程中形成了大量的表面生長(zhǎng)缺陷，主要是結(jié)節(jié)狀缺陷和淺坑。生長(zhǎng)缺陷會(huì)導(dǎo)致基體表面粗糙度顯著增加。

研究結(jié)論

涂層形貌取決于基材表面的形貌、涂層微觀形貌和沉積過(guò)程中形成的生長(zhǎng)缺陷?；灞砻嫘蚊彩軝C(jī)械預(yù)處理的影響，特別是受離子蝕刻方法的影響。涂層形態(tài)由基材表面粗糙度和沉積原子的表面遷移率決定，而涂層表面形貌的最大變化則是由生長(zhǎng)缺陷引起的。

綜上所述，對(duì) PVD 涂層進(jìn)行表面形貌分析可以更好地了解不同沉積體系中涂層形貌與工藝參數(shù)之間關(guān)系。未來(lái)應(yīng)定期進(jìn)行此類分析，以生產(chǎn)可循環(huán)利用的涂層。