Yuqori kuchli impuls magnetroni buzish

Yuqori kuchli impulsli magnetronli pushtirish (HIPIMS yoki HiPIMS, shuningdek, yuqori quvvatli impulsli magnetrom pufakchasi deb nomlanuvchi HPPMS) magnetronli pushti cho'kindi asosli ingichka filmlarning jismoniy bug'lanish birikmasi uchun uslubdir. HIPIMS <10% past="" ishtiyoqli="" siklida="" o'nta="" mikrosaniyadan="" (ochish="" o'chirish="" vaqti)="" kichik="" kuchlanishdagi="" (impulslar)="" kw="" ∙="" sm="">^-2 tartibidagi juda yuqori kuch zichlikdan foydalanadi. HIPIMS ning ajralib turadigan xususiyatlari - yuqori darajadagi yupqa metalning ionlashtirilishi va yuqori darajada molekulyar gazning ajralib chiqish darajasi. Ionizatsiya va ajratish darajasi tepadagi katod kuchiga qarab ortadi. Chegara deşarjdan parıltıdan boshq fazaga o'tish orqali aniqlanadi. Eng yuqori kuch va vazifa aylanishi an'anaviy porlash (1-10 V ∙ sm ^-2 ) ga o'xshash o'rtacha katodli quvvatni saqlash uchun tanlangan.

HIPIMS quyidagi hollarda qo'llaniladi:

●   qoplamali chig'anoqlashdan oldin substratning yopishqoqligini oshiruvchi oldingi ishlov berish (substratni o'stirish)

●   mikroyapısı zichligi yuqori bo'lgan nozik filmlarning çökelmesi

HIPIMS plazma oqimi

HIPIMS plazmasi oqim zaryadining bir necha A ∙ sm- ² ga etib borishi mumkin bo'lgan yorqin oqim bilan hosil qilinadi, bunda oqim kuchlanishi bir necha yuz voltda saqlanadi. Chiqarish katodning yuzasiga bir tekis taqsimlanadi (maqsad), ammo maqsad zichligi chegarasining ustida, u maqsadli eroziya "yugurish" deb nomlanadigan yo'l bo'ylab harakat qiluvchi tor ionlash zonalarida to'planadi.

HIPIMS maqsadli metall ionlarining yuqori qismlarini o'z ichiga olgan 1013 ionli ∙ sm ^-3 darajadagi yuqori zichlikli plazma hosil qiladi. Asosiy ionlash mexanizmi - elektron ta'sir, bu zaryad almashinuvi, diffuziya va parvozlarda plazma ekvivalentligi bilan muvozanatlanadi. Ionlash stavkalari plazma zichligiga bog'liq.

Metall bug 'ning ionlash darajasi deşarjning tepadagi oqim zichligi kuchli vazifasidir. Yuqori oqim zichligi bo'yicha V + uchun 5+ va undan yuqori bo'lgan zaryadlangan ionlar hosil bo'lishi mumkin. 1+ dan yuqori bo'lgan zaryadlangan davlatlar bilan maqsadli ionlarning paydo bo'lishi an'anaviy parlayotgan oqimlarda topilgan kinetik sekonder emissiyalarga qaraganda yuqori emissiya koeffitsientiga ega bo'lgan ikkinchi darajali elektron emissiya jarayonidan mas'ul. Potensial ikkilamchi elektron emissiyasini yaratish oqimning oqimini oshirishi mumkin.

HIPIMS odatda maqsadni va boshqa tizim komponentlarini haddan tashqari isitishni oldini olish uchun kam ish aylanishiga ega qisqa zarba (impuls) rejimida ishlaydi. Har pulsda oqim bir necha bosqichlardan o'tadi:

●   elektr taqchilligi

●   gaz plazmasi

●   metall plazmasi

●   metall plazmasi gaz plazmasidan samarali ta'sir qilish uchun etarlicha zich bo'lsa, erishish mumkin bo'lgan barqaror holat.

Substratga qo'llaniladigan salbiy kuchlanish (yonma-yon kuchlanish) substratga tushgan musbat zaryadlangan zarralarning energiyasini va harakat yo'nalishini ta'sir qiladi. On-off davriyligi millisekundlarda tartibga ega. Vazifa aylanish jarayoni kichik (<10%), chunki="" past="" katodli="" katodli="" quvvat="" (1-10="" kvt)=""> Maqsad "off-time" vaqtida sovib, jarayon barqarorligini saqlab turishi mumkin.

HIPIMSni saqlaydigan oqindi, vaqtinchalik yoki kvasistaterial bo'lgan yuqori oqimli nurli oqimdir. Har bir yurak zarbasi burchakka cho'zilib ketganidan so'ng, juda muhim vaqtga qadar porlab turadi. Agar zarba uzunligi tanqid ostida qolsa, oqim to'xtovsiz ravishda barqaror ravishda ishlaydi.

2008 yilda tezkor fotoapparatdan dastlabki kuzatuvlar mustaqil ravishda qayd etildi, aniqroq aniqlik bilan namoyish qilindi va ko'pgina ionizatsiya jarayonlarining keng tarqalgan ionizatsiya zonalarida sodir bo'lishini tasdiqladi. Drift tezligi 104 m / s gacha bo'lgan o'lchov bilan o'lchanadi, bu elektron almashinish tezligining atigi 10% ni tashkil etadi.

HIPIMS tomonidan substratni oldindan tayyorlash

Avtoulovlar, metall kesish asboblari va dekorativ qismlarga kabi nozik filmlar mexanik komponentlarga biriktirilmasdan oldin plazma muhitida substratning oldingi muolajasi talab qilinadi. Substratlar plazmadagi suvga botiriladi va bir necha yuz voltli yuqori kuchlanishga qarshi bo'ladi. Bu yuqori energiyali ion bombardimoniga olib keladi, bu esa har qanday ifloslanishni keltirib chiqaradi. Plazma metal ionlari mavjud bo'lgan hollarda substratga bir necha nm chuqurlikda joylashtirilishi mumkin. HIPIMS yuqori zichlikli va yuqori darajada metal ionlarining plazmasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kesimdagi kino-substrat interfeysiga qarab, toza interfeyslarni ko'rishingiz mumkin. Epitaksiyalar yoki atomik ro'yxatga olish, HIPIMS pretreatment uchun ishlatilganda, bir nitrat plyonkasi kristallari va metall substratning kristallari orasida odatiy hisoblanadi. HIPIMS po'latdan yasalgan substratlarni dastlabki qayta ishlash uchun 2001 yil fevral oyida AP Ehiasarian tomonidan qo'llanilgan.

Dastlabki davolash jarayonida substratning chidamliligi yuqori chastotalarni qo'llaydi, bu maqsadli mo'ljallangan yassi aniqlash va siqish texnologiyasini talab qiladi. Ajratilgan shahar substratining chalg'ituvchi qurilmalari substrat tolasi stavkalarini maksimal darajaga ko'tarish, substratning shikastlanishlarini kamaytirish va ko'p katotli tizimlarda ishlashi mumkin bo'lgan eng ko'p qulay variantni ta'minlaydi. Shu bilan muqobil - master-slave konfiguratsiyasida sinxronlangan ikkita HIPIMS quvvat sarfini ishlatishdir: ulardan biri deşarjni o'rnatish uchun, ikkinchisi esa impulsli substratni ishlab chiqarishni ishlab chiqaradi.

HIPIMS tomonidan ingichka kino qatlami

HIPIMS tomonidan kiritilgan nozik filmlar oqim zichligi> 0.5 A · cm ^{-2 ga teng} . HIPIMS tomonidan mis plyonkalari kontsentratsiyasi V. Kouznetsov tomonidan 1: 1 nisbatda 1mm vyasa to'ldirish uchun birinchi marotaba hisobot qilingan

O'tish metall nitridi (CrN) nozik plyonkalari HIPIMS tomonidan birinchi marta fevral 2001 yilda AP Ehiasarian tomonidan joylashtirilgan. TIM tomonidan HIPIMS tomonidan saqlangan filmlarni dastlabki tergov qilish katta miqyosdagi kamchiliklarni bartaraf etish uchun zich mikrorganizmni ko'rsatdi. Filmlar yuqori qattiqlik, yaxshi korroziyaga chidamlilik va past kaymayotgan aşınma koeffisiyenti bor edi. Keyinchalik HIPIMS uskunalarini tijoratlashtirish texnologiyani kengroq ilmiy jamoatchilikka etkazib berdi va bir qator sohalardagi o'zgarishlarni keltirib chiqardi.

Quyidagi materiallar HIPIMS tomonidan muvaffaqiyatli topshirildi:

●   Korozyonga chidamli: CrN / NbN nanoscale ko'p qatlamlik

●   Oksidlanishga chidamli: CrAlYN / CrN , nanoscale , ko'p qatlamli,   Ti-Al-Si-N, Cr-Al-Si-N nanokompozitlari

●   Optik: Ag, TiO ₂ , ZnO, InSnO, ZrO ₂ , CuInGaSe

●   MAX faza: TiSiC

●   Mikroelektronika: Cu, Ti, TiN, Ta, Ta

●   Qattiq qoplamalar: uglerod nitridi CN _x

●   Hidrofobik: HfO ₂

Afzalliklar

HIPIMS qoplamalarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: an'anaviy PVD qoplamalariga nisbatan zichroq qoplama morfologiyasi va yoshlik moduliga nisbatan qattiqlik nisbati. Nisbatan an'anaviy nano-tuzilmaviy (Ti, Al) N qoplamalar 25 GPa qattiqlik va 460 GPa Young moduliga ega bo'lsa-da, yangi HIPIMS qoplamalarining qattiqligi 36 GPa dan iborat bo'lgan Yosh moduli bilan 30 GPa dan yuqori. Qattiqlik va Young modulining nisbati qoplamaning to'qlik xususiyatlarining o'lchovidir. Istalgan vaziyat, HIPIMS qoplamalarida mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan nisbatan kichik yosh moduli bilan yuqori qattiqlikdir. Yaqinda biomedikal ilovalar uchun HIPIMS qoplangan sirtining innovatsion ilovalari Rtimi va boshq.