Magnetronu saturošu pārklāšanas tehnoloģiju izstrāde un pielietošana

Magnetrona pārklāšanas pārklājuma tehnoloģijas izstrāde un pielietošana

Pēdējo gadu laikā, attīstot jaunus materiālus, jo īpaši plānu kino materiālu izstrādi un pielietošanu, straujai attīrīšanas tehnoloģiju izstrādei ir bijusi neaizstājama loma zinātniskās pētniecības un rūpnieciskās ražošanas jomā. Šajā dokumentā galvenokārt ieviests process un izkliedes uzklāšanas pārklājuma tehnoloģijas attīstība, dažādu lielu magnetronu pārklāšanas tehnoloģiju īpašības un ieviesta magnētiskās izkliedes tehnoloģiju galvenā pielietošana dažādās jomās.

Krāsošanas pārklājuma process galvenokārt ir tāds, ka mērķa materiālus iegūst plānās plēvēs, kuras tiek piestiprinātas katlā, kurā tiek izkausēta pārklāšanas sistēma, un nogulsnēto plāno plēvju pamatne tiek novietota pretējā mērķa virsmas anodei. Izsmidzināšanas sistēma tiek sūknēts uz augstu vakuumu, piepildīts ar argonu utt. Starp katodu un anodu tiek pielikts augsts spiediens, un starp anodu un katodu tiek veidots zems spiediena izlādes līmenis. Izplūdē radītajā plazmā katrs no argona pozitīvajiem joniem virzās uz katodu zem elektriskā lauka iedarbības un sadursmes ar mērķa virsmu. Mērķa virsmas izkliedētie mērķa atomi pēc sadursmes sauc par atmosfēras iedarbības atomiem. Izsmidzināšanas atomu enerģija parasti ir diapazonā no viena līdz desmitiem elektronu voltu. Spiediena pārklājums ir izmantot argona pozitīvus jonus, ko rada zemspiediena siltuma izlāde, lai bombardētu katodu mērķlielumu lielā ātrumā, darbojoties ar elektrisko lauku. Mērci saturošas daļiņas, piemēram, atomi vai molekulas, tiek iztulkoti un nogulsnēti uz substrāta vai sagataves virsmas, lai izveidotu nepieciešamo plēves slāni. Tomēr izsmidzināšanas nogulsnēšanās procesā notiek ļoti zemas enerģijas putekļainās daļiņas, kas rada zemu plēves ātrumu.

Magnetronu iztvaikošanas tehnoloģija ir uzlabot filmas veidošanas ātrumu, pamatojoties uz putekļaino pārklājumu, uzbūvi un elektriskā lauka perpendikulāro magnētisko lauku mērķa virsmā, argona gāzes jonizācijas ātrums palielinās par 0,5% no 0,3% līdz 5% 6%, lai tas var atrisināt problēmu, ka putekļu pārklājuma uzklāšanas ātrums ir zems, viena no galvenajām metodēm ir precīza pārklājuma industrija. Magnetronu iztvaikošanas katoda materiālus var pagatavot no plaša materiālu klāsta, lai visus mērķus varētu sagatavot visi metāli, sakausējumi un keramika. Magnetrona pārklāšanas pārklājums ir piemērots masu un augstas efektivitātes rūpnieciskajai ražošanai, pateicoties tā ātrai nogulsnēšanas pakāpei un kompaktajai plēvei un labai adhēzijai ar substrātu vertikālā magnētiskā lauka un elektriskā lauka ietekmē.

1. Magnetrona izsmidzināšanas process

Magnetrona izsmidzināšanas procesā īpašais process lieliski ietekmē filmas kvalitāti, un galvenais process ir šāds:

(l) pamatnes tīrīšana, galvenokārt tvaika tīrīšana ar izopropilspirtu, pēc tam ātri žūstot pēc substrāta mērcēšanas ar etanolu un acetonu, lai noņemtu eļļu uz virsmas;

(2) vakuums. Lai nodrošinātu filmas tīrību, vakuums jāpārrauga virs 2 × ^10-4 Pa;

(3) sildīšana, lai noņemtu substrāta virsmas mitrumu, uzlabotu plēves un substrāta saķeres spēku, nepieciešams sildīt substrātu, temperatūra parasti izvēlas no 150 ℃ ~ 150 ℃ ;

(4) argona parciālais spiediens, parasti robežās no 0,01 lPa, lai sasniegtu spiediena stāvokli spīdošai izlādei;

(5) presumptering. Presumptering ir izņemt oksidējošo plēvi uz mērķa materiāla virsmas ar jonu bombardēšanu, lai neietekmētu filmas kvalitāti.

(6) izsmidzināšana. Pozitīvie joni, kas veidojas ar jonizētu argonu, ar ortogonālas magnētiskā lauka un elektriskā lauka iedarbībā var bombardēt mērķa materiālu ar lielu ātrumu, padarot mērķa daļiņas, ko emitē spiediena rezultātā, sasniegt substrāta virsmu un nogulsnēties plēvē.

(7) atdalīšanas laikā filmas un substrāta termiskās izplešanās koeficients ir atšķirīgs, un saistošais spēks ir mazs. Filmas un substrāta atomu savstarpēja izplatīšanās atdalīšanas laikā var efektīvi uzlabot adhēziju.

2. Magnetronu pārklāšanas tehnoloģijas izstrāde

Pēdējos gados magnetronu izsmidzināšanas tehnoloģiju attīstība ir ļoti strauja. Tipiskās metodes ietver līdzsvarotu magnetronu izsmidzināšanu, reaktīvo magnetronu iztvaikošanu, vidēja frekvences magnetronu izsmidzināšanu un augsts enerģijas impulsu magnetronu izsmidzināšanu.

Balanced magnetron sputtering: tradicionālā magnetrona izsmidzināšanas tehnika ietver pastāvīga magnēta vai elektromagnētiskās spoles novietošanu aiz mērķa, kas veido magnētisko lauku, kas ir perpendikulārs elektriskā lauka virzienam uz mērķa virsmas. Argona gāzes jonizācijā ar augstu spiedienu plazmā, Ar + jonu ar elektrības lauka paātrinājumu bombardējot katoda materiālu, sekundārie elektroni ir izsmidzināšanas mērķa materiāls, un elektronu perpendikulāra elektriskā lauka un magnētiskā lauka lomā, kas piesaistīti pie katoda, tuvu Mērķa materiāla virsma palielina sadursmes risku starp elektronu un gāzi, kas palielina argona gāzes jonizācijas ātrumu, padarot argona gāzi arī spēj noturēt izplūdi zemā gāzē, līdz ar to magnētiskā iztvaikošana samazinās spiediena gāzu spiedienu, bet arī uzlabos izsmidzināšanas un nogulsnēšanās ātruma efektivitāte. Tomēr ir daži trūkumi parastā magnetrona izsmidzināšanā. Piemēram, gan elektroni, ko rada zemspiediena izlāde, gan sekundārie elektroni, ko izstaro spiediena mērītājs, ir piesaistīti apgabalam ap mērķa virsmu apmēram 60 mm, tādā veidā sagatavošanos var ievietot tikai 50 mm un 100 mm uz mērķa virsmas. Šāds neliels pārklājuma klāsts ierobežo apstrādājamā priekšmetu izmēru.

Reaktīvā magnetrona izsmidzināšana: ar virsmas inženierijas attīstību arvien vairāk tiek izmantotas dažādas saliktas plānas plēves. Kombinētās plēves var sagatavot, izsmidzinot uz mērķiem, kas izgatavoti no savienojuma materiāliem tieši vai ar reaģējošām gāzēm, veicot metālu vai sakausējuma mērķu izsmidzināšanu. Pēdējais tiek saukts par reaktīvo magnentronu izsmidzināšanu. Kopumā ir vieglāk iegūt augstas kvalitātes savienojumu plēves, izmantojot tīru metālu kā mērķa un gāzes reakcijas.

M edium frekvences magnetrona izsmidzināšana: šī pārklājuma metode maina magnetronu izstarošanas strāvas padevi no tradicionālās dc līdz vidējas frekvences maiņstrāvas barošanas avotiem. Sprūdrādes procesā, kad sistēmas spriegums ir mainīgā strāvas negatīvajā pusciklā, mērķa materiāls tiek bombardēts un izplūst ar pozitīviem joniem, bet pozitīvajā puscikla laikā mērķa materiāla virsma tiek bombardēta un elektroni izplūst plazmā, un tajā pašā laikā neitralizē uzkrāto pozitīvo uzlīmi uz mērķa materiāla virsmas un loka uzkrītoša parādība ir nomākta. Ja magnētiskās izkliedes strāvas avota biežums parasti ir no 10 līdz 80 kHz, biežums ir liels, pozitīvo jonu paātrinājuma laiks ir īss, enerģija ir zema, kad tiek sasniegts mērķis, un izsmidzināšana attiecīgi samazinās nogulsnēšanas ātrums. Vidēja frekvences magnetrona izsmidzināšanas sistēmai parasti ir divi mērķi, kas periodiski kļūst par katodu un anodu . No otras puses, tas arī novērš loka uzliesmojošu parādību.

Augsts enerģijas impulsa magnetronu izsmidzināšana: pirmo reizi kopš zviedru zinātnieku, kas izmanto augsta enerģētiskā impulsa magnetronu izsmidzināšanas barošanas režīmu un Cu plānās plēves nogulsnēšanos, HPPMS kopš tā laika, kad tā augstā metāla jonizācijas ātrums aizvien vairāk pievērš uzmanību pēdējos gados, impulsa Magnetronu izsmidzināšanas tehnoloģija ir augstas impulsa maksimālās jaudas izmantošana un zemas impulsa darba attiecības rada lielu sprauslu metālu jonizācijas ātrumu magnetronu izsmidzināšanas tehnoloģijai, jo īss impulsa ilgums vidējā jauda nav liela, šis katods nav pārkaršanas un palielina mērķa dzesēšanas prasības.Tās pīķa jauda ir 100 reizes lielāka par parasto magnētronu iztvaikošanu, kas ir aptuveni 1000-3000w / cm2. Plazmas blīvums var būt pat 1018 m-3 pēc kārtas. Izsmidzināšanas materiāla jonizācijas ātrums ir ļoti augsts, un izkliedējošā Cu mērķa var būt līdz 70%.

3. Magnetrona pārklāšanas pārklājuma tehnoloģijas pielietošana

Magnetronu putekļaino pārklājumu tehnoloģija galvenokārt tiek izmantota plastmasas, keramikas, stikla, silīcija un citu izstrādājumu metāla vai saliktu plēvju nogulsnēšanai, lai iegūtu spožas, skaistas un ekonomiskas plastmasas un keramikas virsmas metalizēšanas produktus. Apdares, lukturu, mēbeļu, rotaļlietu, mākslas un amatniecības, apdares un citu dzīves jomu filmas veidošanas tehnoloģijas parasti izmanto USED magnetronu izsmidzināšanas metodi, ko izmanto arī militāro aizsargplēvju, optisko produktu, magnētisko ierakstu nesēju, shēmas plates , mitrumizturīga un caurlaidīga plēve, nodilumizturīga plēve, izturība pret rūsēšanu un izturība pret koroziju.

Magnetrona izsmidzināšana tiek pielietota ne tikai zinātniskās izpētes un rūpniecības jomās, bet arī daudzos ikdienas materiālos, kurus galvenokārt izmanto smagu plānu plēvju izgatavošanai ar ķīmisko tvaiku izgulsnēšanos. Daudzu gadu laikā magnetronu iztvaikošanas tehnoloģija ir izmantota elektroniskā iepakojuma un optisko plānu plēvju izgatavošanā, jo īpaši uzlabotā starpbadenstehniskā magnetrona izsmidzināšanas tehnoloģija ir piemērota arī optiskajās plānās plēvēs un caurspīdīgam vadošajam stiklam. Pašlaik tiek plaši izmantots caurspīdīgs vadītspējīgs stikls, piemēram, televizora datoru panelis, displeja ierīces, elektromagnētiskās mikroviļņu un radiofrekvenču aizsargierīces un ierīces, saules baterijas utt. Turklāt magnētiskās izkliedēšanas pārklājuma tehnoloģijai ir svarīga loma optiskajā atmiņā. Turklāt šī tehnoloģija tiek plaši izmantota virsmas funkcionālajā filmā, pašeļļojošā plēvē, ļoti cietā plēvē un tā tālāk.

Papildus iepriekš minētajiem laukiem, kas ir plaši izmantoti, magnetronu pārklāšanas pārklājuma tehnoloģijai ir svarīga loma arī augsta temperatūras, supravadošās plānās plēvītes, milzīgu magnetoresizējošu plānu plēvju, dzelzsvecošanas plēvju, luminiscējošas plānās plēvītes, formas atmiņas sakausējuma plānās izpētes jomā. filmas un saules baterijas.

4. Secinājums

Magnetronu putekļaino pārklājumu tehnoloģija ir kļuvusi par vienu no galvenajiem plānu plēvju izgatavošanas paņēmieniem, pateicoties tā ievērojamajām priekšrocībām. Nesabalansēta magnētrona iztvaikošana uzlabo plazmas sadalījumu un plēves kvalitāti. Ar vidējas frekvences putekļainās pārklājuma tehnoloģijas izstrādi ir efektīvi pārvarēta loka uzkrītošā parādība reaktīvā putekļainā procesā, samazināti filmas strukturālie defekti un ievērojami palielināta plēves uzkrāšanās ātrums. Augstas izkliedēšanas un augstas enerģijas impulsu magnetronu izsmidzināšanas tehnoloģija paver jaunu pētījumu lauku, lai izplūstu filmas. Turpmākajos pētījumos jaunā izkliedēšanas tehnoloģija, kas veicina dzīves jomu, magnētiskās izkliedes uzklāšanas tehnoloģijas un datora kombinācija kļūs par karstu pētījumu tematu, izmantojot pārklājuma datorsimulāciju, kad magnētiskais lauks, elektriskais lauks, temperatūras lauks, un plazmas sadalījums piedāvās sprauslu pārklājuma tehnoloģiju, lai attīstītu milzīgās telpas paplašināšanos, veicinātu magnētiskās izkliedēšanas pārklājumu tehnoloģiju, lai pārveidotu rūpniecības un dzīves laukus.