При реализации лазерного нанесения покрытий нагрев и испарение вещества осуществляются когерентным электромагнитным излучением. Схема установки для лазерного нанесения покрытий представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Нанесение покрытий методом лазерного испарения

Оптический квантовый генератор размещается вне вакуумной камеры. Через прозрачное для излучения окно 4 лазерный луч попадает на зеркало 1, отражается от него и направляется на поверхность мишени. Сканирование по поверхности лазерного луча осуществляется, как правило, путем колебания зеркала 1. При воздействии лазерного луча на мишень 2 происходит испарение атомов металла и последующее их осаждение на поверхности подложки 3.

Лазерная технология нанесения покрытий имеет следующие преимущества:

1. Нет необходимости в применении в устройствах для испарения источников высоких напряжений.

2. Реализуются достаточно чистые условия нанесения покрытий, так как осуществляется нагрев только мишени.

3.Возможность достижения в потоке высокой плотности энергии – 108 …109 Вт/см2 и, как следствие этого, получение покрытий из самых тугоплавких материалов и диэлектриков.

4. Высокая мгновенная скорость напыления (103…105 нм/с), что положительно сказывается на качестве образующихся слоев; покрытие является более однородным, сплошным, имеет высокодисперсную структуру.

5. Высокая стабильность процесса испарения, так как отсутствуют жесткие требования к степени вакуума при работе лазерных испарительных систем.

6. Высокая производительность и технологичность.

Для испарения материалов используют обычно СО2-лазеры с длиной волны излучения λ=10,6 мкм, а также твердотельные (рубиновые) лазеры с λ=0,6943 мкм и неодимовые лазеры с λ=1,06 мкм.

Часто с целью повышения эффективности испарения и управления лазерным излучением используют импульсные лазерные системы. Для испарения металлов и сплавов рекомендуются импульсные лазерные системы с частотой импульсов f = 50 Гц и длительностью импульса 10-8с. Мощность излучения составляет 5·108 …5·109 Вт/см2. Более эффективное испарение полупроводников имеет место при следующих параметрах лазерного излучения: частота f=10 кГц, длительность импульса ~200 нс и мощность в импульсе 107…108 Вт/см2.

Сканирование лазерного луча по поверхности позволяет равномерно испарять мишень и получать однородные покрытия.

Важнейшим физико-химическим параметром лазерного напыления является режим работы ОКГ. Он определяет температуру в зоне испарения и скорость испарения, а соответственно, и механизм зародышеобразования, структуру, свойства образующихся покрытий.

Выделяют три основных режима работы ОКГ:

1. Режим секундного импульса (СИ). В этом режиме предоставляется возможность испарения без диссоциации даже самых сложных органических соединений. Протекающие фазовые превращения имеют относительно равновесный характер.

2. Режим миллисекундного импульса (МИ). При такой длительности импульса возможна диссоциация химических соединений в зоне действия лазерного излучения.