Nr.1 Suure võimsusega impulssmagnetroni pihustamise põhimõte
Suure võimsusega impulssmagnetroni pihustustehnika kasutab kõrget tippimpulsi võimsust (2–3 suurusjärku kõrgem kui tavalisel magnetroni pommitamisel) ja madalat impulsi töötsüklit (0,5%-10%), et saavutada metallide kõrge dissotsiatsioonimäär (>50%), mis tuletatakse magnetroni pihustuskarakteristikutest, nagu on näidatud joonisel 1, kus maksimaalne sihtvoolutihedus I on võrdeline tühjenduspinge U eksponentsiaalse n-nda võimsusega, I = kUn (n on katoodi struktuuri, magnetväljaga seotud konstant ja materjal).Väiksema võimsustiheduse korral (madal pinge) on n väärtus tavaliselt vahemikus 5 kuni 15;tühjenduspinge suurenemisega suureneb voolutihedus ja võimsustihedus kiiresti ning kõrge pinge korral muutub n väärtus 1-ks tänu magnetvälja piiratuse kadumisele.Madala võimsustiheduse korral määravad gaasilahendus gaasiioonid, mis on tavalises impulsslahendusrežiimis;kui suure võimsustiheduse korral suureneb metalliioonide osakaal plasmas ja osad materjalid lülituvad ümber, st isepputustamise režiimis, st plasmat säilitatakse pihustatud neutraalsete osakeste ja sekundaarsete metalliioonide ning inertgaasi aatomite ioniseerimisel nagu Ar kasutatakse ainult plasma süütamiseks, misjärel pihustatud metalliosakesed ioniseeritakse sihtmärgi lähedal ja kiirendatakse tagasi, et pommitada pihustatud sihtmärki magnet- ja elektrivälja toimel, et säilitada kõrge voolu tühjenemine, ja plasma on väga kõrge. ioniseeritud metalliosakesed.Sihtmärgi kuumutusefekti pihustusprotsessi tõttu ei saa sihtmärgi stabiilse töö tagamiseks tööstuslikes rakendustes otseselt sihtmärgile rakendatav võimsustihedus olla liiga suur, üldiselt on otsene vesijahutus ja sihtmaterjali soojusjuhtivus. peaks olema alla 25 W / cm2, kaudne vesijahutus, sihtmaterjali soojusjuhtivus on halb, sihtmaterjal, mis on põhjustatud termilisest pingest tingitud killustatusest või sihtmaterjal sisaldab vähe lenduvaid sulamikomponente ja muudel juhtudel võib võimsustihedus olla ainult 2 ~ 15 W / cm2 allapoole, palju madalam kui suure võimsustiheduse nõuded.Sihtmärgi ülekuumenemise probleemi saab lahendada väga kitsaste suure võimsusega impulsside kasutamisega.Anders defineerib suure võimsusega impulssmagnetroni pommitamist kui impulsspommitamist, mille puhul tippvõimsustihedus ületab keskmise võimsustiheduse 2–3 suurusjärku ja sihtioonide pihustamine domineerib pommitamisprotsessis ning sihtmärgis pommitavad aatomid on tugevalt dissotsieerunud. .
Nr.2 Suure võimsusega impulssmagnetroni pihustuskattekihi sadestamise omadused
Suure võimsusega impulssmagnetroni pihustamine võib toota suure dissotsiatsioonikiiruse ja suure ioonienergiaga plasmat ning rakendada nihkerõhku laetud ioonide kiirendamiseks ning kattekihi sadestamise protsessi pommitavad kõrge energiaga osakesed, mis on tüüpiline IPVD-tehnoloogia.Ioonide energial ja jaotusel on väga oluline mõju katte kvaliteedile ja toimivusele.
IPVD kohta, mis põhineb kuulsal Thortoni struktuurse piirkonna mudelil, pakkus Anders välja struktuurse piirkonna mudeli, mis hõlmab plasma sadestumist ja ioonide söövitamist, laiendas Thortoni struktuurse piirkonna mudelis katte struktuuri ning temperatuuri ja õhurõhu vahelist seost katte struktuuri vahelisele seosele. temperatuur ja ioonienergia, nagu on näidatud joonisel 2. Madala energiaga ioonsadestamise katte korral vastab katte struktuur Thortoni struktuuritsooni mudelile.Sadestamistemperatuuri tõusuga toimub üleminek piirkonnast 1 (lahtised poorsed kiukristallid) piirkonda T (tihedad kiukristallid), piirkonda 2 (kolonnikujulised kristallid) ja piirkonda 3 (ümberkristallimise piirkond);sadestumise ioonide energia suurenemisega väheneb üleminekutemperatuur piirkonnast 1 piirkonda T, piirkonda 2 ja piirkonda 3.Suure tihedusega kiudkristalle ja sammaskristalle saab valmistada madalal temperatuuril.Kui sadestunud ioonide energia suureneb suurusjärgus 1-10 eV, suureneb ioonide pommitamine ja söövitus sadestatud pinnakatte pinnal ning suureneb katete paksus.
Nr.3 Kõva kattekihi valmistamine suure võimsusega impulssmagnetroni pihustustehnoloogia abil
Suure võimsusega impulssmagnetroni pihustustehnoloogia abil valmistatud kate on tihedam, paremate mehaaniliste omaduste ja kõrge temperatuuri stabiilsusega.Nagu on näidatud joonisel 3, on tavaline magnetroniga pihustatud TiAlN-kate sammaskujuline kristallstruktuur kõvadusega 30 GPa ja Youngi mooduliga 460 GPa;HIPIMS-TiAlN katte kõvadus on 34 GPa, samas kui Youngi moodul on 377 GPa;kõvaduse ja Youngi mooduli suhe on katte sitkuse mõõt.Kõrgem kõvadus ja väiksem Youngi moodul tähendavad paremat sitkust.HIPIMS-TiAlN-kattel on parem kõrge temperatuuri stabiilsus, AlN kuusnurkne faas sadestub tavapärases TiAlN-kattes pärast kõrgel temperatuuril 1000 °C juures 4 tundi kestnud lõõmutamist.Katte kõvadus langeb kõrgel temperatuuril, samas kui HIPIMS-TiAlN kate jääb muutumatuks ka pärast kuumtöötlust samal temperatuuril ja ajal.HIPIMS-TiAlN kattel on ka kõrgel temperatuuril oksüdatsiooni algustemperatuur kõrgem kui tavalisel katmisel.Seetõttu näitab HIPIMS-TiAlN kate kiirete lõiketööriistade puhul palju paremat jõudlust kui teised PVD-protsessiga valmistatud kaetud tööriistad.
Postitusaeg: nov-08-2022