Magnetronli Sputtering qoplama texnologiyasini ishlab chiqish va qo'llash

Magnetronli bo'g'imlarni qoplash texnologiyasini ishlab chiqish va qo'llash

So'nggi yillarda yangi materiallarni ishlab chiqish, ayniqsa, nozik kino materiallarini ishlab chiqish va qo'llash bilan, pushti cho'kindi texnologiyasining jadal rivojlanishi ilmiy tadqiqotlar va sanoat ishlab chiqarish sohasida o'zgarmas rol o'ynadi. Ushbu maqolada, turli xil yirik magnetronli chig'anoq qoplama texnologiyasining xususiyatlari va turli xil sohalarda magnetronli pushtirish texnologiyasini asosiy tatbiq etilishini asosan, pushti cho'kindi qoplamali texnologiya jarayonini va rivojlanishini ilgari suradi.

Bo'g'inni qoplash jarayoni, asosan, maqsadli materiallarni püskürtme biriktirme tizimining katotunda sabitlenebilen nozik filmlarga aylantirish uchun va nozik filmlarning substratının teskari maqsad yuza anoduna yerleştirilmesidir. Sputtering tizimi yuqori vakuumga pompalanadi va argon va hokazo. bilan to'ldiriladi. Katod va anote o'rtasida yuqori bosim o'tkaziladi va anod va katod o'rtasida past bosimli yorug'lik oqimi hosil bo'ladi. Chiqarish natijasida hosil bo'lgan plazmadagi argon musbat ionlari katot elektr maydoni ta'sirida va maqsadli sirt bilan to'qnashadi. Maqsad yuzasidan to'qnashganidan so'ng chiqadigan maqsadli atomlarga zarrachalar zarralari deyiladi. Puflama atomlarining energiyasi, odatda, bir dan o'nlab elektron volts oralig'ida bo'ladi. Yopishtiruvchi qoplama - elektr maydon ta'sirida katod maqsadini yuqori tezlikda bombardimon qilish uchun past bosimli yorug'lik oqimi bilan hosil qilingan argonli ijobiy ionlardan foydalanish. Maqsaddagi atom yoki molekulalar kabi zarrachalar zarrachalar yoki substrat yuzasiga yoki ishlov berish qismiga joylashtiriladi, ammo kerakli kino qatlamini hosil qiladi. Biroq, quyuq energiyani cho'ktiruvchi jarayon juda past energiya zarralarini parchalab, natijada past kino nisbati bo'ladi.

Magnetronli pushtirish texnologiyasi - pufak qoplamasi, er ustidagi vertikal magnit maydonini tashkil etish va elektr maydonini tashkil qilish asosida kino hosil qilish stavkasini yaxshilash, argon gazining ionlash tezligi 0,5% dan 0,3% dan 5% gacha 6% gacha ko'tarilishi. po'choqli qoplamali cho'kish tezligi muammosini hal qila oladi, asosiy usullardan biri nozik qoplama sanoati hisoblanadi. Magnetronli pushtiruvchi katot materiallari turli materiallardan tayyorlanishi mumkin, barcha metallar, qotishmalar va seramika maqsadlarga tayyorlanishi mumkin. Magnetronli pushtirang qoplamasi tezkor tortish tezligi va ixcham kino va substratga vertikal magnit maydon va elektr maydon ta'siri ostida yaxshi yopishishi tufayli massa va yuqori samaradorli sanoat ishlab chiqarish uchun mos keladi.

1. Magnetronli pushtirish jarayoni

Magnetronli porlash jarayonida muayyan jarayon kinolarning ishlashiga katta ta'sir ko'rsatadi va asosiy jarayon quyidagilar:

(L) substratni tozalash, asosan izopropil spirti bilan bug'ni tozalash orqali, keyin yuzani yog 'olish uchun substratni o'rganish va aseton bilan nemlendirildikten keyin tez quritish;

(2) vakuum. Filmning tozaligini ta'minlash uchun vakuum 2 * 10 ^-4 Pa ustida nazorat qilinishi kerak;

(3) isitish, substrat sirtini namligini olib tashlash, kino va substratning yopishib quvvatini yaxshilash, substratni isitish kerak, harorat odatda 150 ℃ ~ 150 ℃ orasidan tanlanadi ;

(4) yorug'lik oqimining bosim holatini ta'minlash uchun odatda 0,01 lPa oralig'ida argon qisman bosim;

(5) chidamlilik. Nasos moddasi yuzasida oksidli kinolarni kinolarning sifatiga ta'sir qilmaslik uchun ularni ion bombardimon qilish orqali olib tashlash.

(6) puflash. Ionlangan argon hosil bo'lgan ijobiy ionlar ortogonal magnit maydon va elektr maydonining ta'siri ostida maqsad materialni yuqori tezlikda bombardimon qilishlari mumkin, natijada zarrachalar chiqaradigan maqsad zarralar substrat yuzasiga chiqadi va kino ichiga joylashtiriladi.

(7), kino va substratın termal genleşme koeffisiyenti farq qiladi va ulash kuchi juda kichik. Kino va substrat atomlarining o'zaro yoyilishi o'zaro bog'liqlikni mustahkamlashi mumkin.

2. Magnetronli chig'anoq qoplama texnologiyasini ishlab chiqish

So'nggi yillarda magnetronli pushti texnologiyasining rivojlanishi juda tez. Odatda usullar muvozanatli magnetronli pushtirish, reaktiv magnetronli pushtirish, o'rta chastotali magnetronli pushtirish va yuqori energetik zarba magnetronli porlashni o'z ichiga oladi.

Balansli magnetronli porlash: eng an'anaviy magnetronli porlash usuli maqsadning ortida doimiy magnit yoki elektromagnit sariqni joylashtirishni o'z ichiga oladi, bu maqsad sirtida elektr maydon yo'nalishiga perpendikulyar magnit maydonni hosil qiladi. Yuqori bosim ostida argon gazining ionlashuvi plazma ichiga kiradi, katod materiallarini bombardimon qilishda elektr maydon ivmesi bilan Ar + ioni, ikkinchi elektronlar maqsadli materialni porlaydilar va elektronga vertikal elektr maydoni va magnit maydonidagi katodda bog'langan, maqsadli material yuzasi argon gazining ionlash tezligini oshiradigan elektron va gaz o'rtasida to'qnashuv xavfini oshiradi, argon gazining kam gaz ostida deşarjni saqlab turishiga olib keladi, shuning uchun magnetronlarning chirishi ham pushti gaz bosimini kamaytiradi, porlash va cho'kish tezligi samaradorligi. Shu bilan birga, an'anaviy magnetronli pushtirishning ba'zi kamchiliklari mavjud. Misol uchun, past bosimli deşarj natijasida hosil bo'lgan elektronlar va püskürtme maqsadi bilan chiqarilgan ikkinchi elektronlar, maqsad qismini taxminan 60 mm atrofida bo'lgan hududga ulanadi va shunday qilib ish qismi faqat 50 mm va 100 maqsad sirtida mm. Bunday kichik qoplamani qoplash uchun ishlov beriladigan buyumning o'lchami cheklanadi.

Reaktiv magnetronli siqilish: sirt muhandislikining rivojlanishi bilan birgalikda har xil turdagi aralash nozik plyonkalar tobora ko'proq qo'llanilmoqda. Murakkab filmlar to'g'ridan-to'g'ri yoki murakkab materiallardan yasalgan maqsadlarga yoki reaktiv gazlar yordamida metall yoki qotishma maqsadlariga botib ketganda tayyorlanishi mumkin. Bu ikkilamchi reaktiv magnetronlarning titrashi deb ataladi. Umuman olganda, sof metalni maqsad va gaz reaktsiyalari sifatida yuqori sifatli aralash filmlar olish osonroq.

M edium chastotasi magnetronli porlash: bu qoplama usuli magnetronli pushti energiya ta'minotini an'anaviy DC dan o'rta chastotali AC quvvat manbaiga o'zgartiradi. Po'platish jarayonida, tizim tomonidan qo'llaniladigan voltaj o'zgaruvchan tokning salbiy yarim tsiklida bo'lsa, maqsad material musbat ionlar bilan bombardimon qilinadi va porloq bo'ladi, musbat yarim tsiklda esa maqsad materialning sirti bombardimon qilinadi va plazmada elektronlar tomonidan pasayadi va ayni paytda maqsad materialning yuzasida to'plangan musbat zaryadlar neytrallanadi magnetronli pushti energiya manbai chastotasi odatda 10 dan 80 kHz gacha bo'lsa, chastotasi yuqori, ijobiy ionlarning tezlashuvi muddati qisqartiriladi, maqsadga urilganda energiya past bo'ladi va porlash Chig'anoq chastotasi magnetronli sputtering tizimi, odatda, katot va anodni muntazam ravishda aylanadigan ikki maqsadga ega. Boshqa tomondan, u ham yoyilgan hodisani yo'q qiladi.

Yuqori energiya pulsli magnetronli porlash: Shvetsiyalik olimlar magnetronli porlashni kuch bilan ta'minlash rejimi va Cu nozik kino qatlami sifatida yuqori energiyali impulslardan foydalanganlaridan beri birinchi marta HPPMS buyon yuqori metalli ionlash sur'ati bilan so'nggi yillarda ortib borayotgan e'tiborni yuqori energiya pulsiga magnetronli pushtirish texnologiyasi kuchli zarba pik kuchini va past pulsli ish stavkalarining magnetronli pushtirish texnologiyasining yuqori pog'onali metallli ionlash tezligini ishlab chiqarishi hisoblanadi, chunki qisqa puls muddati o'rtacha quvvat juda yuqori emas, bu katot qizib ketmasligi va Maqsadli sovutish talablari. Pik quvvati 1000-3000w / sm2 gacha bo'lgan oddiy magnetronli porlashdan 100 marta. Plazma zichligi 1018 m -3 buyuklik darajasida bo'lishi mumkin. Yonuvchan materiallarning ionlash darajasi juda yuqori, va Cu maqsadidagi porlash darajasi 70% gacha bo'lishi mumkin.

3. Magnetronli bo'g'imlarni qoplash texnologiyasini qo'llash

Magnetronli pushti qoplamali texnologiya asosan plastmassa va keramika buyumlarining porloq, chiroyli va iqtisodiy sirtni metalllashtiruvchi mahsulotlarini olish uchun metall, yoki murakkab plastmassa, keramika, shisha, silikon va boshqa mahsulotlarning nozik filmlarini biriktirish uchun ishlatiladi. Dekoratsiya, lampalar, mebellar, o'yinchoqlar, san'at va hunarmandchilik, bezatish va boshqa yashash joylari filmlarini tayyorlash texnologiyasi, odatda, harbiy himoya filmi, optik mahsulot, magnitli ro'yxatga olish muhiti, elektron kartochkasi sanoatida qo'llaniladigan magnetronli pushtirish usuli hisoblanadi. , namlikka chidamli va o'tkazuvchan plyonka, aşınmaya bardoshli kino, zangga chidamli va korroziyaga chidamli.

Magnetronli pushti nafaqat ilmiy tadqiqotlar va sanoat sohalarida qo'llaniladi, balki ko'plab kundalik materiallarga ham tarqatiladi, asosan bug 'zarralarini kimyoviy bug' bilan biriktirish orqali ishlatiladi. Ko'p yillar mobaynida elektron magnitronli va optik nozik plyonkalarni tayyorlashda magnetronli pushti texnologiyasi qo'llanilgan, ayniqsa optik nozik plyonkalar va shaffof o'tkazgich oynalar uchun, ayniqsa, zamonaviy qidiruv chastotali muvozanatli magnetronli siqilish texnologiyasi qo'llanilgan. Transparan Supero'tkazuvchilar oynalar bugungi kunda keng tarqalgan bo'lib foydalanilmoqda, masalan, televizorning kompyuter panellari, elektromagnit mikrodalga va radio chastotani himoya qilish asboblari va qurilmalari, quyosh xujayralari va boshqalar. Bunga qo'shimcha ravishda, magnetronli pushti qoplama texnologiyasi optik xotirada muhim rol o'ynaydi. Bundan tashqari, ushbu texnologiya sirt funksional filmida, o'z-o'zidan yoqiluvchi plyonka, ultra qattiq film va boshqalarda keng qo'llaniladi.

Yuqorida aytib o'tilgan sohalarga qo'shimcha ravishda, magnetronli pushti qoplama texnologiyasi yuqori haroratli, supero'tkazuvchi nozik filmlar, yirik magnetoresistiv yupqa qatlamli filmlar, ferroelektrik nozik plyonkalar, luminesans nozik plyonkalar, shaklli xotira qotishma inshootlarini tadqiq qilishda ham muhim rol o'ynaydi. filmlar va quyosh xujayralari.

4. Natijalar

Magnetronli pushti qoplama texnologiyasi ajoyib afzalliklar tufayli nozik filmlarni tayyorlashning asosiy texnikalaridan biriga aylandi. Muvozanat bo'lmagan magnetronlarning porlashi plazmalarning tarqalishini va filmning sifatini oshiradi. O'rtacha chastotali chiriyotgan qoplama texnologiyasini ishlab chiqish reaktiv porlash jarayonida yorqin hodisalarni samarali ravishda bartaraf etish, filmning strukturaviy kamchiliklarini kamaytirish va filmning cho'kish tezligini sezilarli darajada oshirdi. Oliy tez pog'ona va yuqori energiyali pulsli magnetronli siqish texnologiyasi plyonka plyonkalari uchun yangi tadqiqot maydonini ochib beradi. Kelajakda olib borilgan tadqiqotlar, magnitronli pushti cho'kindi texnologiyasi va kompyuterning hayoti sohasida targ'ib qilish uchun yangi pushti texnologiyasi, magnit maydon, elektr maydoni, harorat sohasi, plazma taqsimoti katta maydon kengayishining rivojlanishi uchun sintetik qoplama texnologiyasini taqdim etadi, magnitronli chirigan qoplama texnologiyasini sanoat va yashash maydonlarini aylantirishga yordam beradi.