Ievads katoda loka nogulšņu

Katoda loka nogulsnēšanās ir plaši izmantots rūpnieciska mēroga procesu, kā pieteikties augstas kvalitātes kārtiņa pārklājumi. Procesa pamatā ir zema sprieguma, augstas pašreizējā katoda loka fizikā, kas veido blīvu, augsti jonizētu plazmas. Katoda loka nosēdumu raksturojas ar gandrīz 100 % jonizētu nosēdumu plazma ar salīdzinoši augstu enerģijas uzkrāšanās jonu.

Katoda loka nosēdumu darbojas speciālie nosēdumu vadītāji, izmantojot vakuuma apstākļos. Katoda loka uzkrāšanās var darbināt vai nu DC vai pulsēja režīmi. Jebkurā gadījumā barošanas attiecas spriegums, kas ražo loka izpildi starp anodu un katodu. Pašreizējo loka ir koncentrēts vairāk nekā nelielu platību uz katoda, kas rada ļoti lielu strāvas blīvums (~ 1012 A/m2), ko parasti dēvē par "katoda plankumi".

Šī augsta strāvas blīvums ir saistīta ar ļoti augstu jaudas blīvums (~ 1013 W/m2), kas ražo lokalizēts fāzes pārveides cieto mērķa (katoda materiālu) gandrīz pilnībā jonizētu nosēdumu plazmu. Plazmas strauji paplašina vērā apkārtējās vides vakuumā pie substrāta.

Tajā laikā nokrišņu nogulsnēšanos uz substrāta, plazma ir jonu ātrumu ar aptuveni 20 eV gaismas elementiem un 200 eV smago elementu kinētisko enerģiju. To var salīdzināt ar sprauslāja, kur enerģija ir dažas eV ne vairāk. 

Pastāv vairākas priekšrocības uz augstāku jonu enerģiju saistīts ar katoda loka uzkrāšanās. Piemēram, katoda loka nosēdumu filmas parasti ir blīvāka un ir labāk saķeres īpašības nekā filmas reģistrēšanu, kurus pavairo, izmantojot citas metodes. Deponētas atomiem iekļūt virsmas, bloķējot uz augstas saķeres ceļa virsmu pārklāšanas.

Enerģisks jonus rada katoda loka nosēdumu arī ļauj izmantot zemāku substrāta temperatūras, salīdzinot ar citiem procesiem. Tas ir tāpēc, ka katoda loka uzkrāšanās jonu veikt pietiekamu enerģiju formu blīvi, kompakti filmas nav nepieciešama papildu siltuma enerģijas substrāta sniegto.

Katoda loka nogulsnēšanās augstas jonizācijas frakcija pieļauj nosēdumu materiāla kontroli. Piemēram, nemaldinātu substrātu, var palielināt ietekmi enerģijas substrāta jonu. Rastered, izmantojot magnētisko lauku, kas ļauj nosēdumu materiāls tiktu pārvietots par vidēji pārklājums, nepārvietojot substrāta virsmas var būt arī plazmas plūsmā.

Reaktīvs izkritumu katoda loka nosēdumu ļauj ķīmiski precīzu filmas jāveido pār plašu gāzes spiedienu. Tas atvieglo precīzas spiediena kontroles pasākumi, kas palielina ražu un Rhythm, samazinot izmaksas par pārklājums samazina nepieciešamību. Gluži pretēji, reaktīvs sprauslāt biežāk cieš no "mērķa saindēšanās," ar kurām skābekļa aizskar mērķa un formas oksīdi, izsmidzināšanas ātrumu ietekmē virsmas. Tas rada viendabības problēmas ar pārklājumu. Sakarā ar enerģiju saistīti ar katoda loka nogulsnēšanas procesus, mērķa saindēšanās nenotiek tik viegli, ražo vairāk vienādu filmu ar mazāk problēmu.

Katoda loka nogulsnēšanas procesā rada tā saucamo "makro daļiņām" (vai pilienu) kopā ar nosēdumu plazmas. Makro daļiņām diapazonu lielumu no mazāk nekā mikrometru līdz apmēram 10 mikrometrus diametru. Daudz pārklājums lietojumiem (piemēram, rīks pārklājumi) makro daļiņām nav kaitīga un neveic nekādus pasākumus, lai novērstu tos. Tomēr dažiem lietojumiem (piemēram, optiskos pārklājumus) makro degradēt pārklājums pietiekami, tie ir jānoņem. To parasti panāk, 90 grādu magnētisko filtru, kas palīdzēs nosēdumu plazmas prom no taisnas līnijas trajektorijām, makro lietošana. Izmantojot filtru, vairāk nekā 99 % no makro tiek noņemti, ražo augstas kvalitātes, daļiņu bez pārklājumiem.