No.1 Prinsip percikan magnetron berdenyut kuasa tinggi
Teknik sputtering magnetron berdenyut kuasa tinggi menggunakan kuasa nadi puncak tinggi (2-3 susunan magnitud lebih tinggi daripada sputtering magnetron konvensional) dan kitaran tugas nadi rendah (0.5%-10%) untuk mencapai kadar pemisahan logam yang tinggi (>50%), yang diperoleh daripada ciri-ciri sputtering magnetron, seperti yang ditunjukkan dalam Pic 1, di mana ketumpatan arus sasaran puncak I adalah berkadar dengan kuasa n eksponen voltan nyahcas U, I = kUn (n ialah pemalar yang berkaitan dengan struktur katod, medan magnet dan bahan).Pada ketumpatan kuasa yang lebih rendah (voltan rendah) nilai n biasanya dalam julat 5 hingga 15;dengan peningkatan voltan nyahcas, ketumpatan arus dan ketumpatan kuasa meningkat dengan cepat, dan pada voltan tinggi nilai n menjadi 1 disebabkan oleh kehilangan kurungan medan magnet.Jika pada ketumpatan kuasa rendah, nyahcas gas ditentukan oleh ion gas yang berada dalam mod nyahcas berdenyut biasa;jika pada ketumpatan kuasa tinggi, perkadaran ion logam dalam plasma meningkat dan beberapa bahan bertukar, iaitu dalam mod percikan diri, iaitu Plasma dikekalkan oleh pengionan zarah neutral yang terpercik dan ion logam sekunder, dan atom gas lengai seperti Ar hanya digunakan untuk menyalakan plasma, selepas itu zarah logam yang terpercik diionkan berhampiran sasaran dan dipercepatkan kembali untuk membedil sasaran yang terbantut di bawah tindakan medan magnet dan elektrik untuk mengekalkan pelepasan arus yang tinggi, dan plasma adalah sangat tinggi. zarah logam terion.Disebabkan oleh proses sputtering kesan pemanasan pada sasaran, untuk memastikan operasi sasaran yang stabil dalam aplikasi perindustrian, ketumpatan kuasa yang digunakan secara langsung pada sasaran tidak boleh terlalu besar, secara amnya penyejukan air langsung dan kekonduksian haba bahan sasaran sepatutnya dalam kes 25 W / cm2 di bawah, penyejukan air tidak langsung, kekonduksian terma bahan sasaran adalah lemah, bahan sasaran yang disebabkan oleh pemecahan akibat tegasan haba atau bahan sasaran mengandungi komponen aloi meruap rendah dan kes-kes lain ketumpatan kuasa hanya boleh dalam 2 ~ 15 W / cm2 di bawah, jauh di bawah keperluan ketumpatan kuasa tinggi.Masalah terlalu panas sasaran boleh diselesaikan dengan menggunakan denyutan kuasa tinggi yang sangat sempit.Anders mentakrifkan sputtering magnetron berdenyut kuasa tinggi sebagai sejenis sputtering berdenyut di mana ketumpatan kuasa puncak melebihi ketumpatan kuasa purata sebanyak 2 hingga 3 susunan magnitud, dan sputtering ion sasaran mendominasi proses sputtering, dan atom sputtering sasaran sangat tercerai .
No.2 Ciri-ciri pemendapan salutan sputtering magnetron berdenyut kuasa tinggi
Sputtering magnetron berdenyut kuasa tinggi boleh menghasilkan plasma dengan kadar pemisahan yang tinggi dan tenaga ion yang tinggi, dan boleh menggunakan tekanan pincang untuk mempercepatkan ion bercas, dan proses pemendapan salutan dihujani oleh zarah tenaga tinggi, yang merupakan teknologi IPVD biasa.Tenaga dan pengedaran ion mempunyai kesan yang sangat penting terhadap kualiti dan prestasi salutan.
Mengenai IPVD, berdasarkan model kawasan struktur Thorton yang terkenal, Anders mencadangkan model rantau struktur yang merangkumi pemendapan plasma dan etsa ion, memanjangkan hubungan antara struktur salutan dan suhu dan tekanan udara dalam model wilayah struktur Thorton kepada hubungan antara struktur salutan, suhu dan tenaga ion, seperti ditunjukkan dalam Pic 2. Dalam kes salutan pemendapan ion tenaga rendah, struktur salutan mematuhi model zon struktur Thorton.Dengan peningkatan suhu pemendapan, peralihan dari rantau 1 (hablur gentian berliang longgar) ke rantau T (hablur gentian tumpat), rantau 2 (hablur kolumnar) dan rantau 3 (wilayah penghabluran semula);dengan peningkatan tenaga ion pemendapan, suhu peralihan dari rantau 1 ke rantau T, rantau 2 dan rantau 3 berkurangan.Kristal gentian berketumpatan tinggi dan kristal kolumnar boleh disediakan pada suhu rendah.Apabila tenaga ion termendap meningkat kepada susunan 1-10 eV, pengeboman dan goresan ion pada permukaan salutan termendap dipertingkatkan dan ketebalan salutan meningkat.
No.3 Penyediaan lapisan salutan keras oleh teknologi percikan magnetron berdenyut kuasa tinggi
Salutan yang disediakan oleh teknologi sputtering magnetron berdenyut kuasa tinggi adalah lebih padat, dengan sifat mekanikal yang lebih baik dan kestabilan suhu tinggi.Seperti yang ditunjukkan dalam Pic 3, salutan TiAlN terpercik magnetron konvensional ialah struktur kristal kolumnar dengan kekerasan 30 GPa dan modulus Young 460 GPa;salutan HIPIMS-TiAlN ialah kekerasan 34 GPa manakala modulus Young ialah 377 GPa;nisbah antara kekerasan dan modulus Young adalah ukuran keliatan salutan.Kekerasan yang lebih tinggi dan modulus Young yang lebih kecil bermakna keliatan yang lebih baik.Salutan HIPIMS-TiAlN mempunyai kestabilan suhu tinggi yang lebih baik, dengan fasa heksagon AlN dimendakan dalam salutan TiAlN konvensional selepas rawatan penyepuhlindapan suhu tinggi pada 1,000 °C selama 4 jam.Kekerasan salutan berkurangan pada suhu tinggi, manakala salutan HIPIMS-TiAlN kekal tidak berubah selepas rawatan haba pada suhu dan masa yang sama.Salutan HIPIMS-TiAlN juga mempunyai suhu permulaan pengoksidaan suhu tinggi yang lebih tinggi daripada salutan konvensional.Oleh itu, salutan HIPIMS-TiAlN menunjukkan prestasi yang lebih baik dalam alat pemotong berkelajuan tinggi daripada alat bersalut lain yang disediakan oleh proses PVD.
Masa siaran: Nov-08-2022