1 nömrəli yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtmə prinsipi
Yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtmə texnikası, yüksək metal dissosiasiya sürətlərinə (>50%) nail olmaq üçün yüksək pik impuls gücündən (ənənəvi maqnetron püskürtməsindən 2-3 dərəcə yüksək) və aşağı impuls iş dövründən (0,5%-10%) istifadə edir ki, bu da Şəkil 1-də göstərildiyi kimi maqnetron püskürtmə xüsusiyyətlərindən irəli gəlir, burada pik hədəf cərəyan sıxlığı I boşalma gərginliyinin U eksponensial n-ci gücü ilə mütənasibdir, I = kUn (n katod quruluşu, maqnit sahəsi və materialla əlaqəli sabitdir). Daha aşağı güc sıxlıqlarında (aşağı gərginlik) n dəyəri adətən 5 ilə 15 arasında olur; artan boşalma gərginliyi ilə cərəyan sıxlığı və güc sıxlığı sürətlə artır və yüksək gərginlikdə n dəyəri maqnit sahəsinin məhdudlaşdırılmasının itirilməsi səbəbindən 1 olur. Aşağı güc sıxlıqlarında qaz boşalması normal impulslu boşalma rejimində olan qaz ionları ilə müəyyən edilir; Əgər yüksək güc sıxlığında plazmadakı metal ionlarının nisbəti artırsa və bəzi materiallar dəyişirsə, yəni öz-özünə püskürmə rejimindədirsə, yəni plazma püskürən neytral hissəciklərin və ikinci dərəcəli metal ionlarının ionlaşması ilə saxlanılır və Ar kimi inert qaz atomları yalnız plazmanı alovlandırmaq üçün istifadə olunur, bundan sonra püskürən metal hissəcikləri hədəfin yaxınlığında ionlaşır və yüksək cərəyan boşalmasını qorumaq üçün maqnit və elektrik sahələrinin təsiri altında püskürən hədəfi bombalamaq üçün geri sürətlənir və plazma yüksək dərəcədə ionlaşmış metal hissəcikləridir. Hədəfə istilik təsirinin püskürtmə prosesinə görə, sənaye tətbiqlərində hədəfin sabit işləməsini təmin etmək üçün hədəfə birbaşa tətbiq olunan güc sıxlığı çox böyük ola bilməz, ümumiyyətlə birbaşa su ilə soyutma və hədəf materialının istilik keçiriciliyi 25 Vt/sm2-dən aşağı olmalıdır, dolayı su ilə soyutma, hədəf materialının istilik keçiriciliyi zəifdir, istilik gərginliyi və ya hədəf materialının aşağı uçucu ərinti komponentləri səbəbindən parçalanması nəticəsində yaranan hədəf materialı və digər güc sıxlığı halları yalnız 2 ~ 15 Vt/sm2-dən aşağı ola bilər ki, bu da yüksək güc sıxlığı tələblərindən çox aşağıdır. Hədəfin həddindən artıq istiləşməsi problemi çox dar yüksək güc impulslarından istifadə etməklə həll edilə bilər. Anders yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtməsini pik güc sıxlığının orta güc sıxlığından 2-3 böyüklük dərəcəsini aşdığı və hədəf ionunun püskürtməsinin püskürtmə prosesinə üstünlük verdiyi və hədəf püskürtmə atomlarının yüksək dərəcədə dissosiasiya olunduğu bir növ impulslu püskürtmə kimi müəyyən edir.
№2 Yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtmə örtüyünün xüsusiyyətləri
Yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtməsi yüksək dissosiasiya sürətinə və yüksək ion enerjisinə malik plazma istehsal edə bilər və yüklü ionları sürətləndirmək üçün qərəzli təzyiq tətbiq edə bilər və örtük çökmə prosesi tipik bir IPVD texnologiyası olan yüksək enerjili hissəciklər tərəfindən bombardman edilir. İon enerjisi və paylanması örtük keyfiyyətinə və performansına çox mühüm təsir göstərir.
Məşhur Torton struktur bölgə modelinə əsaslanan IPVD haqqında Anders plazma çöküntüsü və ion aşındırmasını əhatə edən bir struktur bölgə modeli təklif etdi, örtük strukturu ilə temperatur və hava təzyiqi arasındakı əlaqəni Şəkil 2-də göstərildiyi kimi örtük strukturu, temperatur və ion enerjisi arasındakı əlaqəyə qədər genişləndirdi. Aşağı enerjili ion çöküntüsü örtüyü halında, örtük strukturu Torton struktur zonası modelinə uyğun gəlir. Çöküntü temperaturunun artması ilə 1-ci bölgədən (boş məsaməli lif kristalları) T bölgəsinə (sıx lif kristalları), 2-ci bölgəyə (sütun kristalları) və 3-cü bölgəyə (təkrar kristallaşma bölgəsi) keçid baş verir; çöküntü ion enerjisinin artması ilə 1-ci bölgədən T bölgəsinə, 2-ci bölgəyə və 3-cü bölgəyə keçid temperaturu azalır. Yüksək sıxlıqlı lif kristalları və sütunlu kristallar aşağı temperaturda hazırlana bilər. Çöküntü ionlarının enerjisi 1-10 eV sırasına qədər artdıqda, çöküntü örtüklərinin səthində ionların bombardmanı və aşındırılması güclənir və örtüklərin qalınlığı artır.
№3 Yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtmə texnologiyası ilə sərt örtük təbəqəsinin hazırlanması
Yüksək güclü impulslu maqnetron püskürtmə texnologiyası ilə hazırlanmış örtük daha sıxdır, daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə və yüksək temperatur stabilliyinə malikdir. Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, ənənəvi maqnetron püskürtmə TiAlN örtüyü 30 GPa sərtliyə və 460 GPa Yanq moduluna malik sütunlu kristal quruluşdur; HIPIMS-TiAlN örtüyü 34 GPa sərtliyə, Yanq modulu isə 377 GPa-ya bərabərdir; sərtlik və Yanq modulu arasındakı nisbət örtüyün möhkəmliyinin ölçüsüdür. Daha yüksək sərtlik və daha kiçik Yanq modulu daha yaxşı möhkəmlik deməkdir. HIPIMS-TiAlN örtüyü daha yaxşı yüksək temperatur stabilliyinə malikdir, 1000 °C-də 4 saat ərzində yüksək temperaturda tavlama işindən sonra ənənəvi TiAlN örtüyündə AlN altıbucaqlı faza çökür. Örtüyün sərtliyi yüksək temperaturda azalır, HIPIMS-TiAlN örtüyü isə eyni temperaturda və vaxtda istilik işlənməsindən sonra dəyişməz qalır. HIPIMS-TiAlN örtüyü, ənənəvi örtüyə nisbətən daha yüksək temperaturlu oksidləşmə başlanğıc temperaturuna malikdir. Buna görə də, HIPIMS-TiAlN örtüyü, PVD prosesi ilə hazırlanmış digər örtüklü alətlərə nisbətən yüksək sürətli kəsici alətlərdə daha yaxşı performans göstərir.
Yazı vaxtı: 08 Noyabr 2022