Современная промышленность — микроэлектроника, аэрокосмическая отрасль или биомедицина — предъявляет все более высокие требования к точности, качеству и функциональности изготавливаемых деталей. Традиционные методы механической обработки, несмотря на многолетний опыт их применения, часто не могут обеспечить необходимую точность, чистоту поверхности и возможность обработки сложных форм. Ионно-плазменные и лучевые технологии представляют собой принципиально новый подход к прецизионному изготовлению, открывающий широкие возможности для создания деталей с уникальными характеристиками [1].
Технологии, основанные на направленном воздействии ионных или электронных пучков, а также лазерного излучения на обрабатываемый материал, позволяют осуществлять удаление, модификацию и нанесение слоев материала на атомарном уровне, обеспечивая высочайшую точность и контроль над процессом. На рис. 1, 2 представлено сравнение механической и лучевой обработки. В данной статье будут рассмотрены сущность и классификация ионно-плазменных и лучевых технологий, их преимущества и недостатки, а также области применения в различных отраслях промышленности.
Ионно-плазменные технологии используют плазму — частично ионизированный газ, содержащий ионы, электроны и нейтральные частицы — для обработки поверхности материалов [2]. Существует несколько основных видов ионно-плазменных технологий, каждая из которых основана на определенных физических и химических процессах. Рассмотрим подробнее.
Ионное распыление (Sputtering). В процессе ионного распыления ионы инертного газа (обычно аргона) с высокой энергией бомбардируют поверхность материала-мишени. В результате столкновений атомы мишени выбиваются с поверхности и осаждаются на подложку, формируя тонкую пленку [2]. Толщина пленки, ее состав и свойства могут контролироваться путем изменения параметров процесса, таких как мощность разряда, давление газа и температура подложки. Ионное распыление широко используется для нанесения тонких пленок металлов, диэлектриков и полупроводников в микроэлектронике, оптике и других областях [3].