Principo n-ro 1 de altpotenca pulsa magnetrona ŝprucado
La alt-potenca pulsa magnetrona ŝprucadotekniko uzas altan pintan pulsan potencon (2-3 grandordojn pli altan ol konvencia magnetrona ŝprucado) kaj malaltan pulsan ŝarĝciklon (0.5%-10%) por atingi altajn metalajn disociiĝorapidecojn (>50%), kio devenas de la magnetronaj ŝprucadkarakterizaĵoj, kiel montrite en Bildo 1, kie la pinta cela kurentdenseco I estas proporcia al la eksponenta n-a potenco de la malŝarĝa tensio U, I = kUn (n estas konstanto rilata al la katoda strukturo, magneta kampo kaj materialo). Ĉe pli malaltaj potencodensecoj (malalta tensio) la n-valoro kutime estas en la intervalo de 5 ĝis 15; kun la kreskanta malŝarĝa tensio, la kurentdenseco kaj potencodenseco rapide pliiĝas, kaj ĉe alta tensio la n-valoro fariĝas 1 pro la perdo de magneta kampa enfermo. Ĉe malaltaj potencodensecoj, la gasa malŝarĝo estas determinita de gasjonoj, kiuj estas en la normala pulsa malŝarĝa reĝimo; se ĉe altaj potencaj densecoj, la proporcio de metaljonoj en la plasmo pliiĝas kaj iuj materialoj ŝanĝas, tio estas en la mem-ŝprucanta reĝimo, t.e. La plasmo estas konservata per la jonigo de ŝprucitaj neŭtralaj partikloj kaj sekundaraj metaljonoj, kaj inertaj gasatomoj kiel Ar estas uzataj nur por ekbruligi la plasmon, post kio la ŝprucitaj metalpartikloj estas jonigitaj proksime al la celo kaj akcelitaj reen por bombadi la ŝprucitan celon sub la ago de magnetaj kaj elektraj kampoj por konservi la altan kurentan malŝargon, kaj la plasmo estas tre jonigitaj metalpartikloj. Pro la varmig-efiko de la ŝprucprocezo sur la celo, por certigi stabilan funkciadon de la celo en industriaj aplikoj, la potencodenseco rekte aplikata al la celo ne povas esti tro granda. Ĝenerale, rekta akva malvarmigo kaj varmokondukteco de la celmaterialo devus esti, en kazoj de 25 W/cm², nerekta akva malvarmigo. Malbona varmokondukteco de la celmaterialo estas necesa. La celmaterialo estas fragmentita pro termika streso aŭ enhavas malalt-volatilajn alojkomponantojn. En aliaj kazoj, la potencodenseco povas esti nur 2 ~ 15 W/cm², multe sub la postuloj de alta potencodenseco. La problemo de trovarmiĝo de la celo povas esti solvita per uzado de tre mallarĝaj alt-potencaj pulsoj. Anders difinas alt-potencan pulsan magnetronan ŝprucadon kiel specon de pulsa ŝprucado, kie la pinta potencodenseco superas la mezan potencodensecon je 2 ĝis 3 ordoj de magnitudo, kaj la cela jona ŝprucado dominas la ŝprucprocezon, kaj la celaj ŝprucataj atomoj estas tre disociigitaj.
N-ro 2 La karakterizaĵoj de altpotenca pulsa magnetrona ŝprucado de tegaĵodemetado
Alt-potenca pulsa magnetrona ŝprucado povas produkti plasmon kun alta disociiga rapideco kaj alta jona energio, kaj povas apliki biaspremon por akceli la ŝargitajn jonojn, kaj la tegaĵa deponadprocezo estas bombardita per alt-energiaj partikloj, kio estas tipa IPVD-teknologio. La jona energio kaj distribuo havas tre gravan efikon sur la tegaĵan kvaliton kaj rendimenton.
Pri IPVD, surbaze de la fama struktura regiona modelo de Thorton, Anders proponis strukturan regionan modelon, kiu inkluzivas plasman deponadon kaj jongravadon, etendis la rilaton inter la tegaĵa strukturo kaj temperaturo kaj aerpremo en la struktura regiona modelo de Thorton al la rilato inter la tegaĵa strukturo, temperaturo kaj jona energio, kiel montrite en Bildo 2. En la kazo de malalt-energia jona deponada tegaĵo, la tegaĵa strukturo konformas al la struktura zonmodelo de Thorton. Kun la pliiĝo de la deponada temperaturo, la transiro de regiono 1 (lozaj poraj fibrokristaloj) al regiono T (densaj fibrokristaloj), regiono 2 (kolumnaj kristaloj) kaj regiono 3 (rekristaliĝa regiono); kun la pliiĝo de la deponada jona energio, la transira temperaturo de regiono 1 al regiono T, regiono 2 kaj regiono 3 malpliiĝas. La alt-densecaj fibrokristaloj kaj kolonnaj kristaloj povas esti preparitaj je malalta temperaturo. Kiam la energio de deponitaj jonoj pliiĝas ĝis la ordo de 1-10 eV, la bombardo kaj gravurado de jonoj sur la surfaco de la deponitaj tegaĵoj pliiĝas kaj la dikeco de la tegaĵoj pliiĝas.
N-ro 3 Preparado de malmola tegaĵa tavolo per altpotenca pulsa magnetrona ŝpructeknologio
La tegaĵo preparita per alt-potenca pulsa magnetrona ŝprucita teknologio estas pli densa, kun pli bonaj mekanikaj ecoj kaj alta temperatura stabileco. Kiel montrite en Bildo 3, la konvencia magnetrona ŝprucita TiAlN-tegaĵo estas koloneca kristala strukturo kun malmoleco de 30 GPa kaj modulo de Young de 460 GPa; la HIPIMS-TiAlN-tegaĵo havas malmolecon de 34 GPa, dum la modulo de Young estas 377 GPa; la proporcio inter malmoleco kaj la modulo de Young estas mezuro de la dureco de la tegaĵo. Pli alta malmoleco kaj pli malgranda modulo de Young signifas pli bonan durecon. La HIPIMS-TiAlN-tegaĵo havas pli bonan altan temperaturan stabilecon, kun AlN-seslatera fazo precipitita en la konvencia TiAlN-tegaĵo post alt-temperatura kalcinada traktado je 1000 °C dum 4 horoj. La malmoleco de la tegaĵo malpliiĝas ĉe alta temperaturo, dum la HIPIMS-TiAlN-tegaĵo restas senŝanĝa post varmotraktado je la sama temperaturo kaj tempo. HIPIMS-TiAlN-tegaĵo ankaŭ havas pli altan komencan temperaturon de alttemperatura oksidiĝo ol konvencia tegaĵo. Tial, la HIPIMS-TiAlN-tegaĵo montras multe pli bonan rendimenton en altrapidaj tranĉiloj ol aliaj tegitaj iloj preparitaj per PVD-procezo.
Afiŝtempo: 8-a de novembro 2022