Meginregla nr. 1 um háafls púlsað magnetron sputtering
Tæknin við púlsað segulspúttrun með miklum afli notar háan púlsafl (2-3 stærðargráður hærra en hefðbundin segulspúttrun) og lágan púlsvinnutíma (0,5%-10%) til að ná háum málmsundrunarhraða (>50%), sem er dregið af eiginleikum segulspúttrunar, eins og sýnt er á mynd 1, þar sem hámarksstraumþéttleiki I er í réttu hlutfalli við veldisvísis n-ta veldi útskriftarspennunnar U, I = kUn (n er fasti sem tengist katóðubyggingu, segulsviði og efni). Við lægri aflþéttleika (lágspenna) er n-gildið venjulega á bilinu 5 til 15; með hækkandi útskriftarspennu eykst straumþéttleikinn og aflþéttleikinn hratt, og við háa spennu verður n-gildið 1 vegna taps á segulsviðslokun. Ef við lágan aflþéttleika er gasútskriftin ákvörðuð af gasjónum sem eru í venjulegri púlsaðferð. Ef hlutfall málmjóna í plasmanu eykst við mikla aflþéttleika og sum efni skipta yfir, þ.e. í sjálfspúttunarham, þ.e. plasmanu er viðhaldið með jónun spúttaðra hlutlausra agna og annars stigs málmjóna, og óvirk gasatóm eins og Ar eru eingöngu notuð til að kveikja í plasmanu, eftir það eru spúttuðu málmögnin jónuð nálægt skotmarkinu og hraðað aftur til að skjóta á spúttaða skotmarkið undir áhrifum segul- og rafsviða til að viðhalda mikilli straumlosun, og plasmanu eru mjög jónaðar málmögnir. Vegna upphitunaráhrifa spúttunarferlisins á skotmarkið, til að tryggja stöðugan rekstur skotmarksins í iðnaði, má aflþéttleikinn sem beitt er beint á skotmarkið ekki vera of mikill. Almennt ætti bein vatnskæling og varmaleiðni skotmarksins að vera 25 W/cm2 lægri en óbein vatnskæling, varmaleiðni skotmarksins er léleg, skotmarkið brotnar niður vegna varmaálags eða skotmarkið inniheldur lítið magn af rokgjörnum málmblöndum og í öðrum tilfellum getur aflþéttleikinn aðeins verið 2 ~ 15 W/cm2 lægri, sem er langt undir kröfum um mikla aflþéttleika. Vandamálið með ofhitnun skotmarksins er hægt að leysa með því að nota mjög þrönga háaflspútta. Anders skilgreinir háaflspúttunarp ...
Nr. 2 Einkenni háafls púlsaðs magnetron sputtering húðunarútfellingar
Öflug púlsmagnetrúðun getur framleitt plasma með miklum sundrunarhraða og mikilli jónaorku og getur beitt þrýstingi til að flýta fyrir hlaðnum jónum og húðunarferlið er sprengt með orkuríkum ögnum, sem er dæmigerð IPVD tækni. Jónaorkan og dreifing hefur mjög mikilvæg áhrif á gæði og afköst húðunarinnar.
Varðandi IPVD, byggt á fræga Thorton byggingarsvæðislíkaninu, lagði Anders til byggingarsvæðislíkan sem felur í sér plasmaútfellingu og jónetsun, og útvíkkaði tengslin milli húðunarbyggingar og hitastigs og loftþrýstings í Thorton byggingarsvæðislíkaninu til tengslanna milli húðunarbyggingar, hitastigs og jónaorku, eins og sýnt er á mynd 2. Í tilviki lágorkujónútfellingarhúðunar samræmist húðunarbyggingin Thorton byggingarsvæðislíkaninu. Með hækkandi útfellingarhita breytist umskipti frá svæði 1 (lausir porous trefjakristallar) yfir í svæði T (þéttir trefjakristallar), svæði 2 (dálkakristallar) og svæði 3 (endurkristöllunarsvæði); með aukinni útfellingarorku jónanna minnkar umskiptahitastigið frá svæði 1 yfir í svæði T, svæði 2 og svæði 3. Hægt er að framleiða trefjakristalla með mikilli þéttleika og dálkkristalla við lágt hitastig. Þegar orka útfelldra jóna eykst í um 1-10 eV eykst sprenging og etsing jóna á yfirborði útfelldrar húðunar og þykkt húðunarinnar eykst.
Nr. 3 Undirbúningur á hörðu húðlagi með öflugri púlsmagnetrónspúttunartækni
Húðunin sem búin er til með öflugri púlsmagnetrónspúttunartækni er þéttari, með betri vélrænum eiginleikum og stöðugleika við hátt hitastig. Eins og sést á mynd 3 er hefðbundin magnetrónspúttuð TiAlN húðun súlulaga kristallabygging með hörku upp á 30 GPa og Youngs stuðull upp á 460 GPa; HIPIMS-TiAlN húðunin er 34 GPa hörku en Youngs stuðullinn er 377 GPa; hlutfallið milli hörku og Youngs stuðulls er mælikvarði á seigju húðunarinnar. Meiri hörku og minni Youngs stuðull þýðir betri seigju. HIPIMS-TiAlN húðunin hefur betri stöðugleika við hátt hitastig, þar sem sexhyrndur AlN fasi fellur út í hefðbundnu TiAlN húðuninni eftir háhitaglæðingu við 1.000 °C í 4 klst. Harka húðunarinnar minnkar við hátt hitastig, en HIPIMS-TiAlN húðunin helst óbreytt eftir hitameðferð við sama hitastig og tíma. HIPIMS-TiAlN húðun hefur einnig hærra upphafshitastig oxunar við háan hita en hefðbundin húðun. Þess vegna sýnir HIPIMS-TiAlN húðunin mun betri afköst í hraðskreiðum skurðarverkfærum en önnur húðuð verkfæri sem eru framleidd með PVD-ferli.
Birtingartími: 8. nóvember 2022