Магниттик чыпкалоо технологиясы

Магниттик чыпкалоо түзүлүшүнүн негизги теориясы
Плазмалык нурдагы чоң бөлүкчөлөрдү магниттик чыпкалоочу аппараттын чыпкалоо механизми төмөнкүдөй:
Плазма менен заряддагы чоң бөлүкчөлөрдүн жана заряддын массага катышынын ортосундагы айырмадан пайдаланып, субстрат менен катоддун бетинин ортосунда "тоскоолдук" (блок же ийри түтүк дубалы) пайда болот, ал катод менен субстраттын ортосунда түз сызыкта жылып жаткан ар кандай бөлүкчөлөргө бөгөт коёт, ал эми иондор "магниттик талаа" аркылуу бурулуп, субстрат аркылуу өтүшү мүмкүн.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштөө принциби

Магниттик талаада Пе<

Pe жана Pi - тиешелүүлүгүнө жараша электрондор менен иондордун Лармор радиустары, а - магнит чыпкасынын ички диаметри. Плазманын электрондоруна Лоренц күчү таасир этет жана магнит талаасы боюнча октук боюнча айланышат, ал эми магнит талаасы Лармор радиусунда иондор менен электрондордун ортосундагы айырмачылыктан улам иондордун топтолушуна азыраак таасир этет. Бирок, магниттик чыпкалоочу аппараттын огу боюнча электрон кыймылы болгондо, анын фокусунан жана күчтүү терс электр талаасынан улам, айлануу кыймылы үчүн ок боюнча иондорду тартат жана электрондун ылдамдыгы иондон чоңураак, ошондуктан электрон ионду дайыма алдыга тартат, ал эми плазма дайыма квази-электрдик нейтралдуу бойдон калат. Ири бөлүкчөлөр электрдик нейтралдуу же бир аз терс заряддуу, сапаты иондор менен электрондордон алда канча чоңураак, негизинен магнит талаасы жана инерция боюнча сызыктуу кыймыл таасир этпейт жана аппараттын ички дубалы менен кагылышуудан кийин чыпкаланып калат.
Ийилген магнит талаасынын ийрилиги жана градиент дрейфинин жана ион-электрондук кагылышуулардын бириккен функциясынын астында плазманы магниттик чыпкалоочу түзүлүштө бурушу мүмкүн. Учурда кеңири таралган теориялык моделдер Морозов агымынын модели жана Дэвидсон катуу ротор модели болуп саналат, алар төмөнкүдөй жалпы өзгөчөлүктөргө ээ: электрондорду катуу спираль түрүндө кыймылга келтирүүчү магнит талаасы бар.
Магниттик чыпкалоочу түзүлүштөгү плазманын октук кыймылын жетектеген магнит талаасынын күчү төмөнкүдөй болушу керек:

Mi, Vo жана Z тиешелүүлүгүнө жараша иондун массасы, транспорттук ылдамдык жана ташылган заряддардын саны. а – магнит чыпкасынын ички диаметри, е – электрон заряды.
Белгилеп кетсек, кээ бир жогорку энергиялуу иондор электрондук нур менен толук байланыша албайт. Алар магнит чыпкасынын ички дубалына жетип, ички дубалды оң потенциалга алып келиши мүмкүн, бул өз кезегинде иондордун ички дубалга жетүүсүн токтотот жана плазманын жоготуусун азайтат.
Бул көрүнүшкө ылайык, максаттуу ион транспортунун натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн иондордун кагылышуусуна бөгөт коюу үчүн магниттик чыпкалоочу аппараттын дубалына тиешелүү оң тенденция басымы колдонулушу мүмкүн.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн классификациясы
(1) Сызыктуу түзүлүш. Магнит талаасы ион нурунун агымы үчүн жетектөөчү ролду ойнойт, катодтук тактын өлчөмүн жана макроскопиялык бөлүкчөлөрдүн үлүшүн азайтат, ошол эле учурда плазманын ичиндеги кагылышууларды күчөтөт, нейтралдуу бөлүкчөлөрдүн иондорго айланышына түрткү берет жана макроскопиялык бөлүкчөлөрдүн санын азайтат жана бөлүкчөлөрдүн күчүн тездик менен азайтат. көбөйөт. Кадимки көп жаа иондук каптоо ыкмасы менен салыштырганда, бул түзүмдүк түзүлүш башка ыкмалар менен шартталган натыйжалуулуктун олуттуу төмөндөшүн жеңет жана чоң бөлүкчөлөрдүн санын болжол менен 60% кыскартуу менен, негизинен туруктуу пленка коюу ылдамдыгын камсыздай алат.
(2) Ийри тибиндеги түзүлүш. Түзүлүшү ар кандай формада болгону менен, негизги принцип бир. Плазма магнит талаасы менен электр талаасынын бириккен функциясы астында кыймылдайт, ал эми магнит талаасы магниттик күч сызыктарынын багыты боюнча кыймылды бурбастан плазманы чектөө жана башкаруу үчүн колдонулат. Ал эми зарядсыз бөлүкчөлөр сызыктуу сызык боюнча жылып, бөлүнүшөт. Бул структуралык түзүлүш тарабынан даярдалган пленкалар жогорку катуулугуна, төмөн бетинин бүдүрлүүлүгүнө, жакшы тыгыздыкка, бирдей дан өлчөмүнө жана пленканын негизинин күчтүү адгезиясына ээ. XPS талдоо аппараттын бул түрү менен капталган ta-C тасмалардын беттик катуулугу 56 GPa жетиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат, Ошентип, ийри структурасы аппарат ири бөлүкчөлөрдү алып салуу үчүн абдан көп колдонулган жана натыйжалуу ыкмасы болуп саналат, бирок максаттуу ион транспорт натыйжалуулугун мындан ары да жакшыртуу керек. 90 ° ийилген магниттик чыпкалоо аппараты эң кеңири колдонулган ийри түзүлүштөгү түзүлүштөрдүн бири. Ta-C тасмаларынын беттик профили боюнча эксперименттер көрсөткөндөй, 360 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппараттын беттик профили 90 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппаратка салыштырмалуу көп деле өзгөрбөйт, ошондуктан чоң бөлүкчөлөр үчүн 90 ° ийилген магниттик чыпкалоонун эффектине негизинен жетишүүгө болот. 90 ° ийилген магниттик чыпкалоочу түзүлүш негизинен эки типтеги түзүлүшкө ээ: бири боштук камерасына орнотулган ийилүүчү электромагнит, ал эми экинчиси вакуумдук камеранын сыртына жайгаштырылган жана алардын ортосундагы айырма түзүмдө гана болот. 90 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппараттын жумушчу басымы 10-2Па тартибинде жана ал нитрид, оксид, аморфтук көмүртек, жарым өткөргүч пленка жана металл же металл эмес пленка сыяктуу кеңири чөйрөдө колдонулушу мүмкүн.

Магниттик чыпкалоочу аппараттын эффективдүүлүгү
Бардык эле чоң бөлүкчөлөр дубал менен үзгүлтүксүз кагылышууда кинетикалык энергиясын жогото албагандыктан, чоң бөлүкчөлөрдүн белгилүү бир саны түтүктүн чыгышы аркылуу субстратка жетет. Демек, узун жана кууш магниттик чыпкалоочу түзүлүш чоң бөлүкчөлөрдүн чыпкалоо эффективдүүлүгүнө ээ, бирок бул учурда ал максаттуу иондордун жоготууларын көбөйтөт жана ошол эле учурда структуранын татаалдыгын жогорулатат. Ошондуктан, магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн эң сонун чоң бөлүкчөлөрдү жок кылуусун жана ион ташуунун жогорку эффективдүүлүгүн камсыз кылуу, көп жаа иондук каптоо технологиясы үчүн жогорку эффективдүү жука пленкаларды салууда кеңири колдонуу перспективасына ээ болуу үчүн зарыл шарт болуп саналат. Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштешине магнит талаасынын күчү, ийилүүсү, механикалык тосмонун апертурасы, дога булагынын агымы жана заряддалган бөлүкчөлөрдүн түшүү бурчу таасир этет. Магниттик чыпкалоо аппаратынын акылга сыярлык параметрлерин коюу менен, чоң бөлүкчөлөрдүн чыпкалоочу эффектиси жана максаттын ион өткөрүү эффективдүүлүгү натыйжалуу жакшыртылышы мүмкүн.