Сильноточное импульсное магнетронное распыление металлов в аргоне

ВВЕДЕНИЕ 4
1. Магнетронная распылительная система: принципы ее работы, конструкции, преимущества и недостатки, применение 7
1.1. Основы техники магнетронного распыления 7
1.2. Метод импульсного магнетронного распыления 17
2. Сильноточное магнетронное распыление: параметры импульса, физика процесса, преимущества и недостатки метода 25
3. Хром: свойства , методы получения тонких плёнок хрома, применение тонких пленок хрома 34
3.1. Гальваническое хромирование 37
3.2. Метод взрывного испарения 39
3.3. Вакуумно-дуговое нанесение 41
3.4 Магнетронное осаждение плёнок хрома 43
3.5 Сильноточное импульсное магнетронное распыление хрома в аргоне 44
Заключение 50
Список использованных источников 52

Весь текст будет доступен после покупки

Среди многочисленных методов ионно-плазменного напыления значительное распространение получила магнетронное распыление, работающее как при постоянном, так и при импульсно-периодическом питании, и осаждать покрытия на подложки практически любой площади и конфигурации.
Было показано, что методы магнетронного распыления имеют большие перспективы промышленного применения благодаря высокой адгезии покрытий, возможности управления характеристиками плёнок за счёт изменения потенциала смещения на подложке, давления, состава газовой среды и других параметров.
Магнетроны имеют очень широкие технологические возможности по составу покрытий. Но им свойственны малая скорость осаждения металлов (несколько нанометров в секунду) и довольно высокое давление рабочего газа (около 0,1 Па). В результате магнетронные технологии обладают невысокой производительностью и их использование связано с угрозой нежелательного загрязнения получаемых покрытий примесями, содержащимися в рабочем газе, что ухудшает их физические свойства.
В этом курсовом проекте представила технологию и некоторые области применения метода магнетронного распыления. Впоследствии, о магнетронном распылении описано более подробно, в том числе и принцип действия этого метода, описаны некоторые из последних разработок в технике магнетронного распыления (общие аспекты, ионное отравление, замкнутое поле несбалансированного магнетронного распыления и импульсное магнетронное распыление).
Сильноточное мпульсное магнетронное распыление высокой мощности или HIPIMS-это относительно недавнее развитие технологии распыления, используемой для физического осаждения тонкопленочных покрытий из пара на основе магнетронного распыления с высоковольтным импульсным источником питания. HIPIMS использует очень высокое напряжение, кратковременный всплеск энергии, сфокусированный на целевом материале покрытия, для генерации плазмы высокой плотности, что приводит к высокой степени ионизации материала покрытия в плазме. Высокие уровни напряжения в течение коротких промежутков времени и повышенная скорость ионизации целевого материала покрытия приводят к тому, что HIPIMS обладает улучшенной адгезией к пленкам и позволяет наносить более однородные пленки на подложки сложной формы. Его высокие требования к мощности могут потребовать больше энергии для эквивалентных скоростей осаждения, чем обычное магнетронное распыление. Энергия, необходимая для эквивалентных скоростей осаждения по сравнению с обычным магнетронным напылением, находится в диапазоне 30-80%.
Цель работы – сформировать литературный обзор о сильноточном импульсном магнетренном распылении.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Собрать информацию о магнетронной распылительной системе: принципы её работы, конструкции, преимущества и недостатки, применение.
2. Подробно рассмотреть сильноточное распыление: параметры импульса, физика процесса, преимущества и недостатки метода.
3. Разобраться с магнетронным осаждением плёнок хрома.
Объектом исследования является технологии сильноточного импульсного магнетронного распылителения.
Предметом исследования являются физика процесса сильноточного импульсного магнетронного распыления.
Методы исследования – анализ литерутары.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Магнетронная распылительная система: принципы ее работы, конструкции, преимущества и недостатки, применение
1.1. Основы техники магнетронного распыления

Распыление-это производственный процесс осаждения тонких пленок, лежащий в основе современных полупроводниковых приборов, дисководов, компакт-дисков и оптических устройств. На атомном уровне распыление - это процесс, при котором атомы выбрасываются из мишени или исходного материала, который должен быть нанесен на подложку - такую как кремниевая пластина, солнечная панель или оптическое устройство-в результате бомбардировки мишени частицами высокой энергии.
Процесс распыления начинается, когда подложка, подлежащая покрытию, помещается в вакуумную камеру, содержащую инертный газ - обычно аргон - и отрицательный заряд прикладывается к целевому исходному материалу, который будет нанесен на подложку, вызывая свечение плазмы.
Магнетронное распыление осаждения использует магниты позади отрицательного катода для улавливания электронов над отрицательно заряженным материалом мишени, так что они не могут свободно бомбардировать подложку, обеспечивая более высокую скорость осаждения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Духопельников Д.В. Магнетронные распылительные системы: устройство, принципы работы, применение – Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 54 с.
2. Thornton, J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings / J.A. Thornton // Journal of Vacuum Science and Technology. – 1974. – v. 11. – p. 666–670.
3. Solovyev, A.A. Properties of ultra-thin Cu films grown by high power pulsed magnetron sputtering / A.A. Solovyev, V.A. Semenov, V.O. Oskirko, K.V. Oskomov, A.N. Zakharov, S.V. Rabotkin // Thin Solid Films. – 2017. – v. 631. – p. 72–79.
4. Anders, A. Deposition rates of high power impulse magnetron sputtering: Physics and economics / A. Anders // Journal of Vacuum Science & Technology. – 2010. – v. 28. – p. 783–790.
5. Capek, J. Deposition rate enhancement in HiPIMS without compromising the ionized fraction of the deposition flux / J. Capek, M. Hala, O. Zabeida, J.E. Klemberg-Sapieha, L. Martinu. // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2013. – v. 46. – № 205205.
6. Sidelev, D.V. High-rate magnetron sputtering with hot target / D.V. Sidelev, G.A. Bleykher, V.P. Krivobokov, Z. Koishybayeva // Surface and Coatings Technology. – 2016. – v. 308. – p. 168–173.
7. Юрьева, А.В. Магнетронное осаждение покрытий с испарением мишени / А.В. Юрьева, Г.А. Блейхер, В.П. Кривобоков // Журнал технической физики. –2015. – т. 85 – вып. 12. – с. 56–61.
8. Sidelev, D.V. Evaporation factor in productivity increase of hot target magnetron sputtering systems / G.A. Bleykher, A.O. Borduleva, V.P. Krivobokov, D.V. Sidelev // Vacuum. – 2016. – v. 132. – p. 62–69.
9. Карпенко Г. Д., Рубинштейн В. Л. Современные методы генерации осаждаемого вещества при нанесении тонкопленочных покрытий в вакууме. Минск: БелНИИНТИ, 1990 - 36 с.
10. Кудинов В. В., Бобров Г. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. - М.: «Металлургия», 1992 - 431 с.
11. Clarke P J Magnetron DC reactive sputtering of titanium nitride and mdium-tm oxide - J Vac Sci Technol, 1977, v 14, N 1, p 141—142.
12. Kouznetsov V., Macak K., Schneider J.M., Helmersson U., Petrov I. // Surf. Coat. Technol. 1999. Vol. 122. P. 290.
13. Alami J., Sarakinos K., Mark G., Wuttig M. // Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 154 104.
14. Alexis M., Frederic S., Alain B. , Frederic S.. Properties of chromium thin films deposited in a hollow cathode magnetron powered by pulsed DC or HiPIMS Surf. Coat. Technol. 2007. Vol. 201. P. 4640-4652.
15. T. Brogelmann, K. Bobzin, N.C. Kruppe, M. Arghavani, Understanding the deformation and cracking behavior of Cr-based coatings deposited by hybrid direct current and high power pulse magnetron sputtering: From nitrides to oxynitrides// Surf. Coat. Technol. 1999. Vol. 122. P. 290.
16. F. Ferreira, R. Serra, J.C. Oliveira, A. Cavaleiro. Effect of peak target power on the properties of Cr thin films sputtered by HiPIMS in deep oscillation magnetron sputtering (DOMS) mode // Surf. Coat. Technol. 1999. Vol. 122. P. 290.

Весь текст будет доступен после покупки