Technoleg hidlo magnetig

Damcaniaeth sylfaenol dyfais hidlo magnetig
Mae mecanwaith hidlo'r ddyfais hidlo magnetig ar gyfer gronynnau mawr yn y trawst plasma fel a ganlyn:
Gan ddefnyddio'r gwahaniaeth rhwng plasma a gronynnau mawr o ran gwefr a chymhareb gwefr-i-màs, mae "rhwystr" (naill ai baffl neu wal tiwb crwm) yn cael ei osod rhwng y swbstrad ac arwyneb y catod, sy'n rhwystro unrhyw ronynnau rhag symud mewn llinell syth rhwng y catod a'r swbstrad, tra gall yr ïonau gael eu gwyro gan y maes magnetig a mynd trwy'r "rhwystr" i'r swbstrad.

Egwyddor gweithio dyfais hidlo magnetig

Yn y maes magnetig, Pe<

Pe a Pi yw radii Larmor yr electronau a'r ïonau yn y drefn honno, ac a yw diamedr mewnol yr hidlydd magnetig. Mae'r electronau yn y plasma yn cael eu heffeithio gan rym Lorentz ac yn troelli ar hyd y maes magnetig yn echelinol, tra bod gan y maes magnetig lai o effaith ar glystyru'r ïonau oherwydd y gwahaniaeth rhwng yr ïonau a'r electronau yn radiws Larmor. Fodd bynnag, pan fydd yr electron yn symud ar hyd echelin y ddyfais hidlo magnetig, bydd yn denu ïonau ar hyd yr echelin ar gyfer y symudiad cylchdro oherwydd ei ffocws a'r maes trydan negyddol cryf, ac mae cyflymder yr electron yn fwy na chyflymder yr ïon, felly mae'r electron yn tynnu'r ïon ymlaen yn gyson, tra bod y plasma bob amser yn aros yn niwtral yn drydanol. Mae'r gronynnau mawr yn niwtral yn drydanol neu ychydig yn negatif, ac mae'r ansawdd yn llawer mwy na'r ïonau a'r electronau, yn y bôn nid ydynt yn cael eu heffeithio gan y maes magnetig a'r symudiad llinol ar hyd yr inertia, a byddant yn cael eu hidlo allan ar ôl gwrthdrawiad â wal fewnol y ddyfais.
O dan swyddogaeth gyfunol crymedd y maes magnetig plygu a drifft graddiant a gwrthdrawiadau ïon-electron, gellir gwyro'r plasma yn y ddyfais hidlo magnetig. Y modelau damcaniaethol cyffredin a ddefnyddir heddiw yw model fflwcs Morozov a model rotor anhyblyg Davidson, sydd â'r nodwedd gyffredin ganlynol: mae maes magnetig sy'n gwneud i'r electronau symud mewn modd helical llym.
Dylai cryfder y maes magnetig sy'n tywys symudiad echelinol y plasma yn y ddyfais hidlo magnetig fod fel a ganlyn:

Mi, Vo, a Z yw màs yr ïon, y cyflymder cludo, a nifer y gwefrau a gludir yn y drefn honno. a yw diamedr mewnol yr hidlydd magnetig, ac e yw gwefr yr electronau.
Dylid nodi na all rhai ïonau egni uwch gael eu rhwymo'n llwyr gan y trawst electron. Gallant gyrraedd wal fewnol yr hidlydd magnetig, gan wneud y wal fewnol ar botensial positif, sydd yn ei dro yn atal yr ïonau rhag parhau i gyrraedd y wal fewnol ac yn lleihau colli plasma.
Yn ôl y ffenomen hon, gellir rhoi pwysau rhagfarn positif priodol ar wal y ddyfais hidlo magnetig i atal gwrthdrawiad ïonau er mwyn gwella effeithlonrwydd cludo ïonau targed.

Dosbarthiad dyfais hidlo magnetig
(1) Strwythur llinol. Mae'r maes magnetig yn gweithredu fel canllaw ar gyfer llif y trawst ïon, gan leihau maint y fan catod a chyfran y clystyrau gronynnau macrosgopig, gan ddwysáu'r gwrthdrawiadau o fewn y plasma, gan ysgogi trosi gronynnau niwtral yn ïonau a lleihau nifer y clystyrau gronynnau macrosgopig, a lleihau nifer y gronynnau mawr yn gyflym wrth i gryfder y maes magnetig gynyddu. O'i gymharu â'r dull cotio ïon aml-arc confensiynol, mae'r ddyfais strwythuredig hon yn goresgyn y gostyngiad sylweddol mewn effeithlonrwydd a achosir gan ddulliau eraill a gall sicrhau cyfradd dyddodiad ffilm gyson yn y bôn wrth leihau nifer y gronynnau mawr tua 60%.
(2) Strwythur math cromlin. Er bod gan y strwythur wahanol ffurfiau, mae'r egwyddor sylfaenol yr un fath. Mae'r plasma'n symud o dan swyddogaeth gyfunol maes magnetig a maes trydan, a defnyddir y maes magnetig i gyfyngu a rheoli'r plasma heb wyro symudiad ar hyd cyfeiriad llinellau grym magnetig. A bydd y gronynnau heb wefr yn symud ar hyd y llinell ac yn cael eu gwahanu. Mae gan y ffilmiau a baratoir gan y ddyfais strwythurol hon galedwch uchel, garwedd arwyneb isel, dwysedd da, maint grawn unffurf, ac adlyniad sylfaen ffilm cryf. Mae dadansoddiad XPS yn dangos y gall caledwch arwyneb ffilmiau ta-C wedi'u gorchuddio â'r math hwn o ddyfais gyrraedd 56 GPa, felly'r ddyfais strwythur crwm yw'r dull mwyaf a ddefnyddir ac effeithiol ar gyfer tynnu gronynnau mawr, ond mae angen gwella effeithlonrwydd cludo ïonau targed ymhellach. Mae'r ddyfais hidlo magnetig plyg 90° yn un o'r dyfeisiau strwythur crwm a ddefnyddir fwyaf. Mae arbrofion ar broffil arwyneb ffilmiau Ta-C yn dangos nad yw proffil arwyneb dyfais hidlo magnetig plyg 360° yn newid llawer o'i gymharu â dyfais hidlo magnetig plyg 90°, felly gellir cyflawni effaith hidlo magnetig plyg 90° ar gyfer gronynnau mawr yn y bôn. Mae gan ddyfais hidlo magnetig plyg 90° ddau fath o strwythur yn bennaf: un yw solenoid plygu wedi'i osod yn y siambr wactod, a'r llall wedi'i osod y tu allan i'r siambr wactod, a'r gwahaniaeth rhyngddynt yw yn y strwythur yn unig. Mae pwysau gweithio dyfais hidlo magnetig plyg 90° tua 10-2Pa, a gellir ei defnyddio mewn ystod eang o gymwysiadau, megis cotio nitrid, ocsid, carbon amorffaidd, ffilm lled-ddargludyddion a ffilm fetel neu anfetel.

Effeithlonrwydd dyfais hidlo magnetig
Gan nad yw pob gronyn mawr yn gallu colli egni cinetig mewn gwrthdrawiadau parhaus â'r wal, bydd nifer penodol o ronynnau mawr yn cyrraedd y swbstrad trwy allfa'r bibell. Felly, mae gan ddyfais hidlo magnetig hir a chul effeithlonrwydd hidlo gronynnau mawr uwch, ond ar yr adeg hon bydd yn cynyddu colli ïonau targed ac ar yr un pryd yn cynyddu cymhlethdod y strwythur. Felly, mae sicrhau bod gan y ddyfais hidlo magnetig dynnu gronynnau mawr rhagorol ac effeithlonrwydd uchel o gludo ïonau yn rhagofyniad angenrheidiol ar gyfer technoleg cotio ïonau aml-arc i gael rhagolygon cymhwysiad eang wrth ddyddodi ffilmiau tenau perfformiad uchel. Mae gweithrediad y ddyfais hidlo magnetig yn cael ei effeithio gan gryfder y maes magnetig, y rhagfarn plygu, agoriad baffl mecanyddol, cerrynt ffynhonnell arc ac ongl digwyddiad gronynnau gwefredig. Trwy osod paramedrau rhesymol y ddyfais hidlo magnetig, gellir gwella effaith hidlo gronynnau mawr ac effeithlonrwydd trosglwyddo ïonau'r targed yn effeithiol.