Maqnit filtrasiya qurğusunun əsas nəzəriyyəsi
Plazma şüasındakı böyük hissəciklər üçün maqnit filtrləmə qurğusunun filtrləmə mexanizmi aşağıdakı kimidir:
Plazma və böyük hissəciklər arasında yük və yük-kütlə nisbəti arasındakı fərqdən istifadə edərək, substrat və katod səthi arasında bir "maneə" (ya çəpər, ya da əyri boru divarı) yerləşdirilir ki, bu da boşluqda hərəkət edən hər hansı hissəciklərin qarşısını alır. katod və substrat arasında düz xətt, ionlar isə maqnit sahəsinin təsirindən yayına bilər və "maneə" vasitəsilə substrata keçə bilər.
Maqnit filtrasiya qurğusunun iş prinsipi
Maqnit sahəsində Pe<
Pe və Pi müvafiq olaraq elektron və ionların Larmor radiusu, a isə maqnit filtrinin daxili diametridir.Plazmadakı elektronlar Lorentz qüvvəsindən təsirlənir və maqnit sahəsi boyunca eksenel olaraq fırlanır, maqnit sahəsi isə Larmor radiusunda ionlar və elektronlar arasındakı fərqə görə ionların qruplaşmasına daha az təsir göstərir.Bununla belə, elektron maqnit filtr cihazının oxu boyunca hərəkət etdikdə, fokusuna və güclü mənfi elektrik sahəsinə görə fırlanma hərəkəti üçün ox boyunca ionları cəlb edəcək və elektron sürəti iondan daha böyükdür, buna görə də elektron plazma həmişə kvazielektrik neytral olaraq qalarkən daim ionu irəli çəkin.Böyük hissəciklər elektrik cəhətdən neytral və ya bir qədər mənfi yüklüdür və keyfiyyət ionlardan və elektronlardan çox böyükdür, əsasən maqnit sahəsindən və ətalət boyunca xətti hərəkətdən təsirlənmir və daxili divar ilə toqquşduqdan sonra süzülür. qurğu.
Bükülmə maqnit sahəsinin əyriliyi və qradiyent sürüşməsi və ion-elektron toqquşmalarının birləşmiş funksiyası altında plazma maqnit filtrasiya cihazında əyilə bilər.Bu gün istifadə olunan ümumi nəzəri modellər Morozov axını modeli və Davidson sərt rotor modelidir ki, bunlar aşağıdakı ümumi xüsusiyyətə malikdir: elektronları ciddi şəkildə spiral şəkildə hərəkət etdirən bir maqnit sahəsi var.
Maqnit filtrasiya cihazında plazmanın eksenel hərəkətini idarə edən maqnit sahəsinin gücü belə olmalıdır:
Mi, Vo və Z müvafiq olaraq ion kütləsi, daşınma sürəti və daşınan yüklərin sayıdır.a maqnit filtrinin daxili diametri, e isə elektron yüküdür.
Qeyd etmək lazımdır ki, bəzi yüksək enerjili ionlar elektron şüası ilə tam bağlana bilməz.Onlar maqnit filtrinin daxili divarına çata bilər, daxili divarı müsbət potensiala çevirir, bu da öz növbəsində ionların daxili divara çatmağa davam etməsini maneə törədir və plazma itkisini azaldır.
Bu fenomenə görə, hədəf ion nəqlinin səmərəliliyini artırmaq üçün ionların toqquşmasını maneə törətmək üçün maqnit filtr cihazının divarına müvafiq müsbət meyl təzyiqi tətbiq oluna bilər.
Maqnit filtrasiya qurğusunun təsnifatı
(1) Xətti quruluş.Maqnit sahəsi ion şüalarının axını üçün bələdçi rolunu oynayır, katod ləkəsinin ölçüsünü və makroskopik hissəcik qruplarının nisbətini azaldır, plazma daxilində toqquşmaları gücləndirir, neytral hissəciklərin ionlara çevrilməsinə təkan verir və makroskopik hissələrin sayını azaldır. hissəcik qrupları və maqnit sahəsinin gücü artdıqca böyük hissəciklərin sayını sürətlə azaldır.Ənənəvi çox qövslü ion örtük üsulu ilə müqayisədə, bu strukturlaşdırılmış cihaz digər üsulların səbəb olduğu səmərəliliyin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasının öhdəsindən gəlir və böyük hissəciklərin sayını təxminən 60% azaltmaqla mahiyyətcə sabit film çökmə sürətini təmin edə bilər.
(2) Əyri tipli struktur.Quruluşun müxtəlif formaları olsa da, əsas prinsip eynidir.Plazma maqnit sahəsinin və elektrik sahəsinin birləşmiş funksiyası altında hərəkət edir və maqnit sahəsi maqnit qüvvə xətlərinin istiqaməti boyunca hərəkəti dəyişmədən plazmanı məhdudlaşdırmaq və idarə etmək üçün istifadə olunur.Və yüksüz hissəciklər xətti boyunca hərəkət edəcək və ayrılacaqlar.Bu konstruktiv cihaz tərəfindən hazırlanan filmlər yüksək sərtliyə, aşağı səth pürüzlülüyünə, yaxşı sıxlığa, vahid taxıl ölçüsünə və güclü plyonka əsasına yapışmağa malikdir.XPS təhlili göstərir ki, bu tip cihazlarla örtülmüş ta-C filmlərinin səthi sərtliyi 56 GPa-a çata bilər, buna görə də əyri struktur cihazı böyük hissəciklərin çıxarılması üçün ən çox istifadə edilən və effektiv üsuldur, lakin hədəf ion nəqlinin səmərəliliyi olmalıdır. daha da təkmilləşdirilmişdir.90° əyilməli maqnit filtrasiya cihazı ən çox istifadə edilən əyri struktur cihazlarından biridir.Ta-C filmlərinin səth profili üzərində aparılan təcrübələr göstərir ki, 360° əyilməli maqnit filtrasiya cihazının səth profili 90° əyilməli maqnit filtrasiya cihazı ilə müqayisədə çox dəyişmir, buna görə də böyük hissəciklər üçün 90° əyilmə maqnit filtrasiyasının təsiri əsasən ola bilər. nail olub.90° əyilməli maqnit filtrasiya qurğusu əsasən iki növ struktura malikdir: biri vakuum kamerasına yerləşdirilmiş əyilmə solenoididir, digəri isə vakuum kamerasından kənarda yerləşdirilir və aralarındakı fərq yalnız strukturdadır.90 ° əyilməli maqnit filtrasiya cihazının iş təzyiqi 10-2Pa səviyyəsindədir və nitrid, oksid, amorf karbon, yarımkeçirici film və metal və ya qeyri-metal film kimi geniş tətbiqlərdə istifadə edilə bilər. .
Maqnit filtrasiya qurğusunun səmərəliliyi
Bütün böyük hissəciklər divarla davamlı toqquşmalarda kinetik enerjisini itirə bilmədiyi üçün müəyyən sayda böyük hissəciklər boru çıxışı vasitəsilə substrata çatacaq.Buna görə də, uzun və dar bir maqnit filtrasiya cihazı böyük hissəciklərin daha yüksək filtrasiya səmərəliliyinə malikdir, lakin bu zaman hədəf ionlarının itkisini artıracaq və eyni zamanda strukturun mürəkkəbliyini artıracaqdır.Buna görə də, maqnit filtrasiya cihazının əla böyük hissəciklərin çıxarılmasına və ion nəqlinin yüksək səmərəliliyinə malik olmasını təmin etmək, yüksək performanslı nazik filmlərin yerləşdirilməsində geniş tətbiq perspektivinə malik olmaq üçün çox qövslü ion örtük texnologiyası üçün zəruri şərtdir.Maqnit filtrasiya qurğusunun işinə maqnit sahəsinin gücü, əyilmə meyli, mexaniki çəngəl diyaframı, qövs mənbəyi cərəyanı və yüklənmiş hissəciklərin düşmə bucağı təsir edir.Maqnit filtrasiya cihazının ağlabatan parametrlərini təyin etməklə, böyük hissəciklərin filtrləmə effekti və hədəfin ion ötürmə səmərəliliyi effektiv şəkildə yaxşılaşdırıla bilər.
Göndərmə vaxtı: 08 noyabr 2022-ci il