Технологија на магнетна филтрација

Основна теорија на уред за магнетна филтрација
Механизмот за филтрирање на уредот за магнетно филтрирање за големи честички во плазма зракот е како што следува:
Користејќи ја разликата помеѓу плазмата и големите честички задолжени и односот полнеж-маса, постои „бариера“ (или преграда или закривен ѕид од цевка) што се поставува помеѓу подлогата и површината на катодата, што ги блокира сите честички што се движат во права линија помеѓу катодата и подлогата, додека јоните можат да се оттргнат од магнетното поле и да поминат низ „бариерата“ до подлогата.

Принцип на работа на уредот за магнетна филтрација

Во магнетното поле, Pe<

Pe и Pi се Larmor радиусите на електроните и јоните соодветно, а a е внатрешниот дијаметар на магнетниот филтер.Електроните во плазмата се под влијание на Лоренцовата сила и се вртат по магнетното поле аксијално, додека магнетното поле има помал ефект врз групирањето на јоните поради разликата помеѓу јоните и електроните во радиусот Лармор.Меѓутоа, кога електронот се движи по оската на уредот со магнетен филтер, тој ќе привлече јони долж аксијалната за ротационото движење поради неговиот фокус и силното негативно електрично поле, а брзината на електронот е поголема од јонот, така што електронот постојано влечете го јонот напред, додека плазмата секогаш останува квази-електрично неутрална.Големите честички се електрично неутрални или малку негативно наелектризирани, а квалитетот е многу поголем од јоните и електроните, во основа не се засегнати од магнетното поле и линеарното движење долж инерцијата и ќе се филтрираат по судир со внатрешниот ѕид на уред.
Под комбинирана функција на свиткување на магнетното поле за искривување и нанос на градиент и судири на јони-електрони, плазмата може да се оттргне во уредот за магнетна филтрација.Во Заедничките теоретски модели што се користат денес се Морозовиот флукс модел и Дејвидсон моделот на крут ротор, кои ја имаат следната заедничка карактеристика: постои магнетно поле што ги тера електроните да се движат на строго спирален начин.
Јачината на магнетното поле кое го води аксијалното движење на плазмата во уредот за магнетна филтрација треба да биде таква што:

Mi, Vo и Z се јонската маса, брзината на транспортот и бројот на носени полнежи соодветно.a е внатрешниот дијаметар на магнетниот филтер, а e е електронскиот полнеж.
Треба да се забележи дека некои јони со повисока енергија не можат целосно да се врзат со електронскиот зрак.Тие можат да стигнат до внатрешниот ѕид на магнетниот филтер, правејќи го внатрешниот ѕид со позитивен потенцијал, што пак ги инхибира јоните да продолжат да допираат до внатрешниот ѕид и ја намалува загубата на плазма.
Според овој феномен, може да се примени соодветен позитивен пристрасен притисок на ѕидот на уредот со магнетен филтер за да се инхибира судирот на јоните за да се подобри ефикасноста на транспортот на целните јони.

Класификација на уредот за магнетна филтрација
(1) Линеарна структура.Магнетното поле делува како водич за протокот на јонскиот зрак, намалувајќи ја големината на катодната точка и пропорцијата на макроскопски кластери на честички, додека ги интензивира судирите во плазмата, поттикнувајќи конверзија на неутралните честички во јони и намалувајќи го бројот на макроскопски кластери на честички и брзо намалување на бројот на големи честички како што се зголемува јачината на магнетното поле.Во споредба со конвенционалниот метод на обложување со повеќе лачни јони, овој структуриран уред го надминува значителното намалување на ефикасноста предизвикано од други методи и може да обезбеди суштински константна стапка на таложење на филмот додека го намалува бројот на големи честички за околу 60%.
(2) Структура од типот на крива.Иако структурата има различни форми, но основниот принцип е ист.Плазмата се движи под комбинирана функција на магнетно поле и електрично поле, а магнетното поле се користи за ограничување и контролирање на плазмата без отклонување на движењето долж насоката на линиите на магнетната сила.И ненаполнетите честички ќе се движат по линеарното и ќе се одвојат.Филмовите подготвени од овој структурен уред имаат висока цврстина, мала грубост на површината, добра густина, униформа големина на зрно и силна адхезија на основата на филмот.Анализата XPS покажува дека површинската цврстина на ta-C филмовите обложени со овој тип на уред може да достигне 56 GPa, така што уредот со заоблена структура е најшироко користен и најефикасен метод за отстранување на големи честички, но целната ефикасност на транспорт на јони треба да биде дополнително се подобри.Уредот за магнетна филтрација од 90° е еден од најкористените уреди со закривена структура.Експериментите на површинскиот профил на Ta-C филмовите покажуваат дека површинскиот профил на уредот за магнетна филтрација од 360° не се менува многу во споредба со уредот за магнетна филтрација од 90°, така што ефектот на магнетната филтрација од 90° за големи честички може да биде во основа постигне.Уредот за магнетна филтрација со свиок од 90 ° главно има два вида структури: едната е електромагнет за свиок поставен во вакуумската комора, а другата е поставена надвор од вакуумската комора, а разликата меѓу нив е само во структурата.Работниот притисок на уредот за магнетна филтрација од 90° е од редот на 10-2Pa и може да се користи во широк опсег на апликации, како што се обложување нитрид, оксид, аморфен јаглерод, полупроводничка фолија и метална или неметална фолија .

Ефикасноста на уредот за магнетна филтрација
Бидејќи не сите големи честички можат да губат кинетичка енергија при континуирани судири со ѕидот, одреден број на големи честички ќе стигнат до подлогата преку излезот на цевката.Затоа, долг и тесен уред за магнетна филтрација има поголема ефикасност на филтрација на големи честички, но во овој момент ќе ја зголеми загубата на целните јони и во исто време ќе ја зголеми сложеноста на структурата.Затоа, обезбедувањето дека уредот за магнетна филтрација има одлично отстранување на големи честички и висока ефикасност на транспортот на јони е неопходен предуслов за технологијата за обложување со повеќе лачни јони да има широка можност за примена при таложење на тенки филмови со високи перформанси.Работењето на уредот за магнетна филтрација е под влијание на јачината на магнетното поле, пристрасноста на свиокот, механичката бленда на преградата, струјата на изворот на лакот и аголот на инциденца на наелектризираните честички.Со поставување на разумни параметри на уредот за магнетна филтрација, ефектот на филтрирање на големите честички и ефикасноста на пренос на јони на целта може ефикасно да се подобрат.