Պլազմայի բնութագրերը կաթոդային աղեղային նստեցման մեջ

Տեխնիկական վերլուծություն գործընթացի և սարքավորումների տեսանկյունից

Կաթոդային աղեղային նստեցումn-ը լայնորեն ճանաչված է որպես բարձր իոնացման PVD տեխնոլոգիա, որը կարող է ստանալ խիտ, ուժեղ կպչուն և գերկարծր ծածկույթներ։
Այս գործընթացի հիմքում ընկած է կաթոդային աղեղային պարպումների կողմից առաջացած եզակի պլազման, որի բնութագրերը հիմնարար կերպով տարբերակում են այն մագնետրոնային փոշիացումից և այլ PVD տեխնիկաներից։

Կաթոդային աղեղային համակարգերում պլազմայի վարքագծի հասկացումը կարևոր է ծածկույթի կառուցվածքի, կատարողականի և երկարաժամկետ գործընթացի կայունության վերահսկման համար։

1. Կաթոդային աղեղային պլազմայի ծագումը

Կաթոդային աղեղային նստեցման դեպքում պլազմա առաջանում է թիրախային մակերեսին առաջացող մանրադիտակային կաթոդային բծերում, երբ սկսվում է բարձր հոսանքի, ցածր լարման աղեղային լիցքաթափում։

Կաթոդային բծերի հիմնական առանձնահատկությունները ներառում են.

1. Չափազանց բարձր տեղական հոսանքի խտություն (10⁶–10⁸ Ա/սմ²)

2. Գերբարձր տեղայնացված ջերմաստիճան

3. Կաթոդային նյութի արագ պայթուցիկ գոլորշիացում

Այս գործընթացը առաջացնում է պլազմա, որը հիմնականում բաղկացած է իոնացված թիրախային նյութից, այլ ոչ թե չեզոք ատոմներից։

2. Բարձր իոնացման աստիճան. որոշիչ բնութագիր

Կաթոդային աղեղային պլազմայի ամենակարևոր առանձնահատկություններից մեկը դրա բացառիկ բարձր իոնացման մասնաբաժինն է։

Մետաղական տեսակների իոնացման արագությունը կարող է գերազանցել 70–90%-ը, և իոնների մեծ մասը բազմակի լիցքավորված է (M²⁺, M³⁺):

Այս բարձր իոնացման մակարդակը հնարավորություն է տալիս.

1. Իոն-սուբստրատ ուժեղ փոխազդեցություններ

2. Բարձրացված թաղանթի խտացում

3. Ծածկույթի գերազանց կպչունություն նույնիսկ համեմատաբար ցածր հիմքի ջերմաստիճաններում

Ինժեներական տեսանկյունից, բարձր իոնացումը ապահովում է լայն և կայուն գործընթացային պատուհան, մասնավորապես՝ կոշտ և պաշտպանիչ ծածկույթների համար։

3. Բարձր իոնային էներգիա և ուղղորդվածություն

Կաթոդային աղեղային պլազման ցուցաբերում է բարձր ներքին իոնային էներգիա, որը սովորաբար տատանվում է մի քանի տասնյակից մինչև հարյուրից ավելի էլեկտրոն-վոլտ։

Այս էներգետիկ պլազմայի հետևանքները ներառում են.

1. Արդյունավետ մակերեսային ակտիվացում և մաքրում

2. Ադատոմների շարժունակության աճ հիմքի վրա

3. Խիտ, մանրահատիկ կամ ամորֆ թաղանթային կառուցվածքների ձևավորում

Երբ համակցվում է հիմքի շեղման հետ, իոնային էներգիան կարող է ճշգրտորեն հարմարեցվել՝ հավասարակշռելու համար.

1. Ֆիլմի խտացում

2. Մնացորդային լարվածության վերահսկում

3. Ծածկույթի կպչունություն

Այս կառավարելիությունը կաթոդային աղեղային համակարգերի հիմնական առավելությունն է արդյունաբերական կիրառություններում։

4. Պլազմայի խտությունը և փոխադրման բնութագրերը

Համեմատած այլ PVD պլազմայի հետ, կաթոդային աղեղային պլազման ցուցաբերում է.

1. Պլազմայի չափազանց բարձր խտություն

2. Կաթոդային կետից ուժեղ ինքնուրույն պլազմային ընդարձակում

Պլազմայի տեղափոխման վրա ազդում են՝ աղեղային հոսանքը, մագնիսական ղեկային դաշտերը, խցիկի երկրաչափությունը։

Պլազմայի ճիշտ ուղղորդումը ապահովում է՝ ծածկույթի միատարր հաստություն, կայուն նստեցման արագություն, ծածկույթի հաստատուն հատկություններ բոլոր խմբաքանակներում

5. Մակրոմասնիկներ. Պլազմայի բնածին մարտահրավեր

Կաթոդային աղեղային պլազմայի առանձնահատկությունը մակրոմասնիկների (կաթիլների) միաժամանակյա առաջացումն է։

Այս հալված կամ պինդ մասնիկները առաջանում են՝ կաթոդի կետերում պայթուցիկ նյութի արտանետումից։ Մակրոմասնիկները կարող են բացասաբար ազդել՝ մակերեսի կոպտության վրա։ Օպտիկական որակի վրա։ Տրիբոլոգիական կատարողականության վրա։

Այս խնդիրը լուծելու համար արդյունաբերական համակարգերը սովորաբար ինտեգրում են.

Մագնիսական կամ խողովակային տիպի ֆիլտրացված աղեղային պլազմային համակարգեր

Կաթոդային կետային կառավարման օպտիմալացված մեխանիզմներ

Ֆիլտրված աղեղային տեխնոլոգիան թույլ է տալիս պահպանել բարձր իոնացման առավելությունները՝ միաժամանակ զգալիորեն նվազեցնելով մասնիկների աղտոտումը։

- Այս հոդվածը հրապարակվել էվակուումային ծածկույթների սարքավորումներարտադրող Zhenhua Vacuum