№1 Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату принципі
Жоғары қуатты импульстік магнетронды шашырату техникасы металл диссоциациясының жоғары жылдамдығына (>50%) қол жеткізу үшін жоғары импульстік қуатты (әдеттегі магнетронды шашыратудан 2-3 рет жоғары) және төмен импульстік жұмыс циклін (0,5%-10%) пайдаланады. 1-суретте көрсетілгендей магнетронды шашырату сипаттамаларынан алынған, мұндағы I ең жоғары мақсатты ток тығыздығы разряд кернеуінің U экспоненциалды n-ші дәрежесіне пропорционал, I = kUn (n - катод құрылымына, магнит өрісіне қатысты тұрақты шама. және материал).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 шашыраған бейтарап бөлшектер мен екінші реттік металл иондарының және инертті газ атомдарының ионизациясы арқылы сақталады. Ar сияқты тек қана плазманы тұтандыру үшін пайдаланылады, содан кейін шашыраған металл бөлшектері нысанаға жақын жерде ионданады және жоғары ток разрядын сақтау үшін магниттік және электрлік өрістердің әсерінен шашыраған нысананы бомбалау үшін кері жылдамдатады, ал плазма жоғары иондалған металл бөлшектері.Нысанаға қыздыру әсерінің шашырау процесіне байланысты, өнеркәсіптік қолданбаларда нысананың тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін мақсатқа тікелей қолданылатын қуат тығыздығы тым үлкен болуы мүмкін емес, әдетте судың тікелей салқындауы және мақсатты материалдың жылу өткізгіштігі. 25 Вт/см2 төмен жағдайда болуы керек, жанама суды салқындату, мақсатты материалдың жылу өткізгіштігі нашар, жылу кернеуіне байланысты фрагментациядан туындаған мақсатты материал немесе мақсатты материалда төмен ұшпа қорытпа компоненттері бар және қуат тығыздығының басқа жағдайлары тек 2 ~ 15 Вт / см2 төмен, жоғары қуат тығыздығы талаптарынан әлдеқайда төмен.Мақсатты қызып кету мәселесін өте тар жоғары қуатты импульстарды қолдану арқылы шешуге болады.Андерс жоғары қуатты импульстік магнетронды шашыратуды импульстік шашыраудың бір түрі ретінде анықтайды, онда ең жоғары қуат тығыздығы орташа қуат тығыздығынан 2-3 реттік дәрежеге артық болады, ал мақсатты ион 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 плазмалық тұндыру мен ионды өңдеуді қамтитын құрылымдық аймақ моделін ұсынды, Тортон құрылымдық аймақ моделіндегі жабын құрылымы мен температура мен ауа қысымы арасындағы байланысты жабын құрылымы арасындағы қатынасқа дейін кеңейтті, температура мен ион энергиясы, 2-суретте көрсетілгендей. Төмен энергиялы ионды тұндыру жабыны жағдайында жабын құрылымы Тортон құрылымы аймағы үлгісіне сәйкес келеді.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