Метод термічного випаровування у вакуумі
Цей метод полягає у випаровуванні металу або сплаву у вакуумі та конденсації його парів на поверхні пластинки (підкладки). Якість і міцність плівок переважно залежить від чистоти підкладки. Тому поверхня підкладки попередньо полірується та ретельно очищається. Часто під час напилення підкладка нагрівається спеціальним нагрівачем до температури 100-3000С. При підігрітій підкладці частково знімаються внутрішні напруги в плівці і покращується її зчеплення з підкладкою. Підкладки можуть бути виготовлені зі скла, кварцу, слюди та немагнітних металів. Як підкладка в деяких випадках використовуються сколи монокристалів кухонної солі NaCl. Найпростіша схема установки для отримання тонких магнітних плівок методом термічного випаровування металів та сплавів у вакуумі показана на рис. 1. Сплав або метал, який повинен бути обложений на підкладку 1, поміщають у випарник 2. У цьому випадку він має форму човника, виготовленого з тугоплавкого металу, наприклад вольфраму. Через човник пропускають електричний струм, поки він не набуде достатньо високої температури, при якій вихідний матеріал починає плавитися. Пари від розплавленого металу у вигляді атомарного пучка, поширюючись від човника, потрапляють на підкладку 1 і осаджуються на поверхні, утворюючи шар у вигляді тонкої плівки (вакуумного конденсату).
Якщо підкладку попередньо помістити на пластинку (маску) з отворами 3, наприклад круглими, то в процесі конденсації на підкладці утворюються плівки, що мають форму у вигляді круглих плям, тобто відповідно до форми отворів в масці. Таким чином, за допомогою маски 3 можна надавати плівкам різні розміри та форму.
Вся система міститься у вакуумну камеру 6, відкачану до досить високоговакуум. Вакуум повинен бути таким, щоб атоми металу не стикалися з молекулами залишкового газу при своєму русі до підкладки, тобто їх траєкторії мають бути прямолінійними. Ця умова виконується, якщо камері створюється тиск порядку 10- 5 мм ртутного стовпа. У цьому випадку відстань від випарника до підкладки досить мала в порівнянні з середньою довжиною вільного пробігу молекул газу і більшість атомів металу досягатиме підкладки, не відчуваючи зіткнень з молекулами залишкового газу. Такий вакуум легко отримати у звичайній лабораторній вакуумній установці. При осадженні парів на підкладку відбувається перехід атомів металу з парової фази конденсований стан.
Розглянутий метод дозволяє одержувати плівки різної товщини. Вона регулюється зміною швидкості чи часу конденсації. На процес формування плівок впливають кілька факторів, найбільш суттєвим з яких є температура підкладки. Залежно від цієї температури можуть реалізуватися різні механізми конденсації, які великою мірою визначають структурний стан та магнітні властивості плівок. Зокрема, при підвищенні температури підкладки від 200 до 5000С спостерігається помітна зміна магнітної проникності та величини зовнішнього магнітного поля Hs, в якому відбувається насичення феромагнітного середовища. Не аналізуючи кожен механізм окремо, розглянемо один із них, наприклад механізм конденсації пар рідина кристал, який здійснюється, коли температура підкладки вище певної критичної.
Застосування електронної мікроскопії дозволило встановити, що при конденсації пар спочатку утворюються краплі рідкої конденсованої фази, які на деякій стадії росту кристалізуються, утворюючи окремі ізольовані частинки(Зародки), що мають у більшості випадків сферичну форму. Потім у процесі подальшої конденсації парів відбувається зростання зародків, їх злиття та утворення суцільного шару.
За матеріалами статті: В. Г. КАЗАКОВ 'ТОНКІ МАГНІТНІ ПЛІВКИ' Соросовський Освітній журнал, ФІЗИКА, 1997.