№1 Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату принципі
Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату техникасы жоғары импульстік қуатты (кәдімгі магнетронды шашыратуға қарағанда 2-3 рет жоғары) және төмен импульстік жұмыс циклін (0,5%-10%) пайдаланады, бұл жоғары металл диссоциациялану жылдамдығына (>50%) қол жеткізу үшін магнетронды шашырату сипаттамаларынан алынады, мұндағы суретте көрсетілгендей. разряд кернеуінің экспоненциалды n-ші дәрежесі U, I = kUn (n - катод құрылымына, магнит өрісіне және материалға қатысты тұрақты шама). Төменгі қуат тығыздықтарында (төмен кернеу) n мәні әдетте 5-тен 15-ке дейінгі диапазонда болады; разряд кернеуінің жоғарылауымен ток тығыздығы мен қуат тығыздығы тез артады, ал жоғары кернеуде магнит өрісінің шектелуінің жоғалуына байланысты n мәні 1-ге айналады. Егер төмен қуат тығыздықтарында газ разряды қалыпты импульстік разряд режимінде болатын газ иондарымен анықталады; егер жоғары қуаттылық тығыздығында плазмадағы металл иондарының үлесі артып, кейбір материалдар ауысса, яғни өздігінен шашырау режимінде болса, яғни плазма шашыратылған бейтарап бөлшектер мен екіншілік металл иондарының ионизациясы арқылы сақталады, ал Ar сияқты инертті газ атомдары тек плазманы тұтандыру үшін пайдаланылады, содан кейін плазмадағы металданған бөлшектер және кері әсер етуші нүктелер айналады. жоғары ток разрядын ұстап тұру үшін магниттік және электрлік өрістердің әсерінен шашыраған нысананы бомбалайды, ал плазма жоғары иондалған металл бөлшектері болып табылады. Нысанаға қыздыру әсерінің шашырау процесіне байланысты, өнеркәсіптік қолданбаларда нысананың тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін, нысанаға тікелей қолданылатын қуат тығыздығы тым үлкен болмауы керек, әдетте судың тікелей салқындауы және мақсатты материалдың жылу өткізгіштігі 25 Вт / см2 төмен жағдайда болуы керек, жанама су салқындату, мақсатты материалдың жылу өткізгіштігі нашар нысанаға байланысты материалды қамтиды, ұшпа қорытпа компоненттері және қуат тығыздығының басқа жағдайлары тек 2 ~ 15 Вт / см2 төмен болуы мүмкін, бұл жоғары қуат тығыздығы талаптарынан әлдеқайда төмен. Мақсатты қызып кету мәселесін өте тар жоғары қуатты импульстарды қолдану арқылы шешуге болады. Андерс жоғары қуатты импульсті магнетронды шашыратуды импульстік шашыраудың бір түрі ретінде анықтайды, бұл жерде ең жоғары қуат тығыздығы орташа қуат тығыздығынан 2-3 реттік дәрежеге артық болады, ал мақсатты иондардың шашырауы шашырау процесінде басым болады және мақсатты шашыратқыш атомдар жоғары диссоциацияланады.
№2 Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашыратқыш жабынды тұндыру сипаттамалары
Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату диссоциациялану жылдамдығы жоғары және жоғары иондық энергиясы бар плазманы шығара алады және зарядталған иондарды жеделдету үшін ығысу қысымын қолдана алады және жабынды тұндыру процесі әдеттегі IPVD технологиясы болып табылатын жоғары энергиялы бөлшектермен бомбаланады. Иондардың энергиясы мен таралуы жабын сапасы мен өнімділігіне өте маңызды әсер етеді.
IPVD туралы әйгілі Тортон құрылымдық аймақ моделіне негізделген Андерс құрылымдық аймақ моделін ұсынды, ол плазмалық тұндыру мен ионды сілтілеуді қамтиды, Тортон құрылымдық аймақ моделіндегі жабын құрылымы мен температура мен ауа қысымы арасындағы байланысты 2-суретте көрсетілгендей жабын құрылымы, температура және ион энергиясы арасындағы қатынасқа дейін кеңейтті. үлгі. Тұндыру температурасының жоғарылауымен 1 аймақтан (бос кеуекті талшық кристалдары) Т аймағына (тығыз талшық кристалдары), 2 аймаққа (бағаналы кристалдар) және 3 аймаққа (қайта кристалдану аймағы) өту; тұндыру иондарының энергиясының жоғарылауымен 1 аймақтан Т аймағына, 2 аймаққа және 3 аймаққа өту температурасы төмендейді. Жоғары тығыздықтағы талшық кристалдары мен бағаналы кристалдарды төмен температурада дайындауға болады. Шөгілген иондардың энергиясы 1-10 эВ-ке дейін өскен кезде, иондардың тұндырылған жабындар бетіндегі бомбалауы мен сыдырылуы күшейеді және жабындардың қалыңдығы артады.
№3 Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату технологиясы бойынша қатты жабын қабатын дайындау
Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату технологиясымен дайындалған жабын тығызырақ, механикалық қасиеттері жақсырақ және жоғары температура тұрақтылығымен ерекшеленеді. 3-суретте көрсетілгендей, әдеттегі магнетронды шашыратқыш TiAlN жабыны қаттылығы 30 ГПа және Янг модулі 460 ГПа болатын бағаналы кристалды құрылым болып табылады; HIPIMS-TiAlN жабыны қаттылығы 34 ГПа, ал Янг модулі 377 ГПа; қаттылық пен Янг модулі арасындағы қатынас жабынның қаттылығының өлшемі болып табылады. Жоғары қаттылық және кіші Янг модулі жақсы қаттылықты білдіреді. HIPIMS-TiAlN жабынының жоғары температура тұрақтылығы жақсырақ, AlN алтыбұрышты фазасы 1000 °C температурада 4 сағат бойы жоғары температурада жасыту өңдеуден кейін әдеттегі TiAlN жабынында тұнбаға түседі. Қаптаманың қаттылығы жоғары температурада төмендейді, ал HIPIMS-TiAlN жабыны бірдей температура мен уақытта термиялық өңдеуден кейін өзгеріссіз қалады. HIPIMS-TiAlN жабыны да әдеттегі жабынға қарағанда жоғары температуралық тотығудың басталу температурасына ие. Сондықтан HIPIMS-TiAlN жабыны PVD процесі арқылы дайындалған басқа қапталған құралдарға қарағанда жоғары жылдамдықты кескіш құралдарда әлдеқайда жақсы өнімділікті көрсетеді.
Жіберу уақыты: 08 қараша 2022 ж