Difuzní vlastnosti materiálů kvantitativně popisují schopnost látek umožňovat migraci atomů, iontů nebo molekul jiných látek skrze sebe v důsledku difuzního procesu. Difuze je transportní jev, při kterém dochází k pohybu částic z oblastí s vyšší chemickou potenciální energií (koncentrací) do oblastí s nižší chemickou potenciální energií, a to vlivem termického pohybu. Tento proces je řízen gradientem koncentrace a může být ovlivněn dalšími faktory, jako jsou teplota, velikost částic, struktura materiálu a přítomnost poruch nebo defektů v krystalové mřížce.
Velmi husté a defektu prosté PVD vrstvy sloužit jako efektivní difuzní bariéry. Tyto bariéry výrazně redukují nebo zcela blokují difuzní tok nežádoucích atomů nebo molekul, jako jsou korozní nebo reaktivní činidla, čímž brání jejich průniku do podkladového substrátu. Tím se minimalizuje riziko korozní degradace, oxidace nebo jiných forem chemického či elektrochemického poškození substrátu, což zásadně přispívá k prodloužení jeho funkční životnosti.
Difuzní vlastnosti jsou tedy kritickým parametrem při vývoji a aplikaci materiálů pro ochranné povlaky v náročných prostředích, jako jsou aplikace v mikroelektronice, biomedicínských implantátech, leteckém a automobilovém průmyslu. V těchto oblastech je klíčové zajistit odolnost vůči chemickým vlivům, mechanickému opotřebení a dalším degradačním mechanismům, což přímo ovlivňuje výkon, spolehlivost a životnost finálního produktu.
Aplikace
Na Obr.1 je zobrazení EDX mappingu prvků Co, W a C při hodnocení PVD vrstvy nc-AlTiN/a-Si3N4 jako difúzní bariéry migrace kobaltu ze slinutého karbidu WC-Co do horní C vrstvy. Co zůstává v objemu WC-Co systému a nepenetruje horní C vrstvu.
Obr.2 je zobrazení vlivu teploty expozice 400°C resp. 600°C na difúzi Si z podkladového materiálu do Cr PVD vrstvy s nehomogenní kolumnární strukturou. Na Obr.3 je EDX line scan rozhraní vrstvy a podkladového materiálu se skokovou změnou poměru Cr a Si.
