Pêşgotina Teknolojiya HiPIMS

Prensîba Jimare 1 a sputterkirina magnetronê ya pulsasyona hêza bilind
Teknîka sputterkirina magnetronê ya pulsasyona hêza bilind hêza pulsasyona lûtkeya bilind (2-3 rêzên mezinahîyê ji sputterkirina magnetronê ya kevneşopî bilindtir) û çerxa erkê ya pulsasyona nizm (0.5%-10%) bikar tîne da ku rêjeyên veqetandina metalê yên bilind (>50%) bi dest bixe, ku ji taybetmendiyên sputterkirina magnetronê tê wergirtin, wekî ku di Wêne 1 de tê xuyang kirin, ku tê de dendika herika hedefa lûtkeyê I bi hêza eksponansiyel a n-emîn a voltaja dakêşanê U re rêjeyî ye, I = kUn (n sabîtek e ku bi avahiya katodê, zeviya magnetîkî û materyalê ve girêdayî ye). Di dendikên hêza kêmtir de (voltaja nizm) nirxa n bi gelemperî di navbera 5 û 15 de ye; bi zêdebûna voltaja dakêşanê re, dendika herikê û dendika hêzê bi lez zêde dibin, û di voltaja bilind de nirxa n ji ber windabûna dorpêçkirina zeviya magnetîkî dibe 1. Ger di dendikên hêza kêm de be, dakêşana gazê ji hêla îyonên gazê ve tê destnîşankirin ku di moda dakêşana pulsasyona normal de ne; Eger di dendika hêzê ya bilind de be, rêjeya îyonên metal di plazmayê de zêde dibe û hin materyal diguherin, ango di moda xwe-sputterkirinê de ne, ango plazma bi îyonîzasyona perçeyên bêalî yên sputterkirî û îyonên metal ên duyemîn tê parastin, û atomên gaza bêbandor ên wekî Ar tenê ji bo şewitandina plazmayê têne bikar anîn, piştî vê yekê perçeyên metal ên sputterkirî li nêzî hedefê têne îyonîzekirin û ji bo bombebarankirina hedefa sputterkirî di bin bandora zeviyên magnetîkî û elektrîkê de lez dibin da ku dakêşana herikîna bilind biparêzin, û plazma perçeyên metal ên pir îyonîzekirî ye. Ji ber bandora germkirinê ya pêvajoya sputterkirinê li ser hedefê, ji bo ku di sepanên pîşesaziyê de xebitandina aram a hedefê were misoger kirin, dendika hêzê ya ku rasterast li hedefê tê sepandin, divê pir zêde nebe, bi gelemperî sarkirina avê ya rasterast û guhêzbariya germî ya materyalê hedef divê di rewşa 25 W/cm2 li jêr be, sarkirina avê ya nerasterast, guhêzbariya germî ya materyalê hedef xirab e, materyalê hedef ji ber stresa germî an jî pêkhateyên alloy ên bêserûber ên kêm çêdibe û di rewşên din de dendika hêzê tenê dikare di 2 ~ 15 W/cm2 li jêr be, ku ji hewcedariyên dendika hêzê ya bilind pir kêmtir e. Pirsgirêka germbûna zêde ya hedefê dikare bi karanîna pulsên hêza bilind ên pir teng were çareser kirin. Anders sputterkirina magnetronê ya pulsasyonî ya hêza bilind wekî celebek sputterkirina pulsasyonî pênase dike ku tê dendika hêza lûtkeyê ji dendika hêza navînî 2 heta 3 rêzên mezinahîyê derbas dibe, û sputterkirina îyona hedefê li ser pêvajoya sputterkirinê serdest e, û atomên sputterkirina hedefê pir ji hev veqetandî ne.

No.2 Taybetmendiyên pêçandina pêçandina magnetronê ya bi hêza bilind a pulsasyonê

Sputterkirina magnetronê ya pulsasyona hêza bilind dikare plazmayek bi rêjeya veqetandinê ya bilind û enerjiya îyonê ya bilind çêbike, û dikare zexta alîgir bikar bîne da ku îyonên barkirî bilezîne, û pêvajoya danîna pêçanê ji hêla perçeyên enerjiya bilind ve tê bombebaran kirin, ku teknolojiyek IPVD-ya tîpîk e. Enerjî û belavkirina îyonan bandorek pir girîng li ser kalîte û performansa pêçanê dike.
Derbarê IPVD de, li ser bingeha modela herêma avahîsaziyê ya navdar a Thorton, Anders modelek herêma avahîsaziyê pêşniyar kir ku tê de danîna plazmayê û gravkirina îyonan heye, têkiliya di navbera avahiya pêçanê û germahî û zexta hewayê de di modela herêma avahîsaziyê ya Thorton de berfireh kir heta têkiliya di navbera avahiya pêçanê, germahî û enerjiya îyonê de, wekî ku di Wêne 2 de tê xuyang kirin. Di rewşa pêçana danîna îyonê ya enerjiya kêm de, avahiya pêçanê li gorî modela herêma avahiya Thorton e. Bi zêdebûna germahiya danînê, veguherîna ji herêma 1 (krîstalên fîberê yên poroz ên sist) ber bi herêma T (krîstalên fîberê yên qalind), herêma 2 (krîstalên stûnî) û herêma 3 (herêma ji nû ve krîstalîzekirinê); bi zêdebûna enerjiya îyonê danînê, germahiya veguherînê ji herêma 1 ber bi herêma T, herêma 2 û herêma 3 kêm dibe. Krîstalên fîberê yên bi dendika bilind û krîstalên stûnî dikarin di germahiya nizm de werin amadekirin. Dema ku enerjiya îyonên danîne digihîje rêza 1-10 eV, bombebarankirin û gravkirina îyonan li ser rûyê pêçanên danîne zêde dibe û qalindahiya pêçanan zêde dibe.

Jimare 3 Amadekirina qata pêçandina hişk bi teknolojiya sputterkirina magnetronê ya pulsasyona hêza bilind
Pêçana ku bi teknolojiya sputterkirina magnetronê ya pulsasyona hêza bilind hatiye amadekirin, zexmtir e, xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên çêtir û aramiya germahiya bilind e. Wekî ku di Wêne 3 de tê xuyang kirin, pêçana TiAlN ya bi magnetronê ya kevneşopî avahiyek krîstal a stûnî ye ku hişkiya wê 30 GPa û modula Young 460 GPa ye; pêçana HIPIMS-TiAlN hişkiya wê 34 GPa ye dema ku modula Young 377 GPa ye; rêjeya di navbera hişkiyê û modula Young de pîvanek ji bo hişkiya pêçanê ye. Hişkiya bilindtir û modula Young a piçûktir tê wateya hişkiya çêtir. Pêçana HIPIMS-TiAlN xwedî aramiya germahiya bilind a çêtir e, qonaxa şeşalî ya AlN piştî dermankirina germkirina germahiya bilind di 1,000 °C de ji bo 4 demjimêran di pêçana TiAlN ya kevneşopî de çêdibe. Hişkiya pêçanê di germahiya bilind de kêm dibe, dema ku pêçana HIPIMS-TiAlN piştî dermankirina germê di heman germahî û demê de bêguher dimîne. Pêçandina HIPIMS-TiAlN her wiha xwedî germahiya destpêka oksîdasyona germahiya bilind ji pêçandina kevneşopî bilindtir e. Ji ber vê yekê, pêçandina HIPIMS-TiAlN di amûrên birrîna bilez de performansek pir çêtir nîşan dide ji amûrên din ên pêçandî yên ku bi pêvajoya PVD têne amadekirin.