Магниттик чыпкалоо технологиясы

Магниттик чыпкалоо түзүлүшүнүн негизги теориясы
Плазма нурундагы ири бөлүкчөлөр үчүн магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн чыпкалоо механизми төмөнкүдөй:
Плазма менен ири бөлүкчөлөрдүн заряддагы жана заряддын массага болгон катышындагы айырмасын колдонуп, субстрат менен катоддун бетинин ортосунда катод менен субстраттын ортосундагы түз сызык боюнча кыймылдаган ар кандай бөлүкчөлөрдү тоскон "тосмо" (тоскоолдук же ийри түтүк дубалы) бар, ал эми иондор магнит талаасы тарабынан четтеп, "тосмо" аркылуу субстратка өтө алат.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштөө принциби

Магнит талаасында, Пе<

Pe жана Pi тиешелүү түрдө электрондордун жана иондордун Лармор радиустары, ал эми a магниттик чыпканын ички диаметри. Плазмадагы электрондорго Лоренц күчүнүн таасири тийип, магнит талаасы боюнча октук багытта айланат, ал эми магнит талаасы Лармор радиусундагы иондор менен электрондордун ортосундагы айырмачылыктан улам иондордун кластерлешүүсүнө азыраак таасир этет. Бирок, магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн огу боюнча электрон кыймылдаганда, ал фокусунан жана күчтүү терс электр талаасынан улам айлануу кыймылы үчүн октук багытта иондорду тартат жана электрондун ылдамдыгы иондон чоң, ошондуктан электрон ионду дайыма алдыга тартат, ал эми плазма ар дайым квазиэлектрдик нейтралдуу бойдон калат. Ири бөлүкчөлөр электрдик нейтралдуу же бир аз терс заряддуу жана сапаты иондор менен электрондорго караганда алда канча чоң, негизинен магнит талаасы жана инерция боюнча сызыктуу кыймыл таасир этпейт жана түзүлүштүн ички дубалы менен кагылышкандан кийин чыпкаланып чыгат.
Ийилүүчү магнит талаасынын ийри сызыгынын жана градиенттик дрейфтин жана ион-электрон кагылышууларынын айкалышкан функциясынын астында плазманы магниттик чыпкалоочу түзүлүштө четтетүүгө болот. Бүгүнкү күндө колдонулган кеңири таралган теориялык моделдер - бул Морозовдун флюс модели жана Дэвидсондун катуу ротор модели, алар төмөнкү жалпы өзгөчөлүккө ээ: электрондорду катуу спираль түрүндө кыймылдатуучу магнит талаасы бар.
Магниттик чыпкалоочу түзүлүштө плазманын октук кыймылын жетектеген магнит талаасынын күчү төмөнкүдөй болушу керек:

Mi, Vo жана Z тиешелүү түрдө ион массасы, ташуу ылдамдыгы жана ташылган заряддардын саны. a - магниттик чыпканын ички диаметри, ал эми e - электрондун заряды.
Белгилей кетүүчү нерсе, кээ бир жогорку энергиялуу иондор электрондук нур менен толук байланыша албайт. Алар магниттик чыпканын ички дубалына жетип, ички дубалды оң потенциалга ээ кылышы мүмкүн, бул өз кезегинде иондордун ички дубалга жетүүсүнө тоскоол болуп, плазманын жоголушун азайтат.
Бул кубулушка ылайык, иондордун кагылышуусун токтотуу жана максаттуу иондордун ташуу натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн дубалына тиешелүү оң басымды колдонсо болот.

Магниттик чыпкалоо түзүлүшүнүн классификациясы
(1) Сызыктуу түзүлүш. Магнит талаасы иондук нурдун агымы үчүн багыттоочу катары кызмат кылат, катоддук тактын өлчөмүн жана макроскопиялык бөлүкчөлөр кластерлеринин үлүшүн азайтат, ошол эле учурда плазманын ичиндеги кагылышууларды күчөтөт, нейтралдуу бөлүкчөлөрдүн иондорго айлануусун шарттайт жана макроскопиялык бөлүкчөлөр кластерлеринин санын азайтат, ошондой эле магнит талаасынын күчү жогорулаган сайын ири бөлүкчөлөрдүн санын тездик менен азайтат. Кадимки көп жаалуу иондук каптоо ыкмасы менен салыштырганда, бул структураланган түзмөк башка ыкмалардан келип чыккан натыйжалуулуктун олуттуу төмөндөшүн жеңет жана ири бөлүкчөлөрдүн санын болжол менен 60% га азайтуу менен пленканын чөкмө ылдамдыгынын туруктуулугун камсыздай алат.
(2) Ийри типтеги түзүлүш. Түзүлүштүн ар кандай формалары болгону менен, негизги принциби бирдей. Плазма магнит талаасынын жана электр талаасынын айкалышкан функциясынын астында кыймылдайт жана магнит талаасы магниттик күч сызыктарынын багыты боюнча кыймылды бурбастан плазманы чектөө жана башкаруу үчүн колдонулат. Ал эми заряддалбаган бөлүкчөлөр сызыктуу сызык боюнча кыймылдайт жана бөлүнөт. Бул структуралык түзүлүш менен даярдалган пленкалар жогорку катуулукка, төмөнкү беттик бүдүрлөргө, жакшы тыгыздыкка, бирдей дан өлчөмүнө жана күчтүү пленка негизинин адгезиясына ээ. XPS анализи көрсөткөндөй, бул типтеги түзүлүш менен капталган ta-C пленкаларынын беттик катуулук 56 ГПага жетиши мүмкүн, ошондуктан ийри түзүлүш түзүлүшү ири бөлүкчөлөрдү алып салуу үчүн эң кеңири колдонулган жана натыйжалуу ыкма болуп саналат, бирок максаттуу иондорду ташуу эффективдүүлүгүн андан ары жакшыртуу керек. 90° ийилген магниттик чыпкалоо түзүлүшү эң кеңири колдонулган ийри түзүлүш түзүлүштөрүнүн бири. Ta-C пленкаларынын беттик профили боюнча жүргүзүлгөн эксперименттер көрсөткөндөй, 360° ийилген магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн беттик профили 90° ийилген магниттик чыпкалоочу түзүлүшкө салыштырмалуу анчалык деле өзгөрбөйт, ошондуктан чоң бөлүкчөлөр үчүн 90° ийилген магниттик чыпкалоо эффектиси негизинен жетишилет. 90° ийилген магниттик чыпкалоочу түзүлүш негизинен эки түрдүү түзүлүшкө ээ: бири вакуум камерасына жайгаштырылган ийилген соленоид, экинчиси вакуум камерасынан тышкары жайгаштырылган жана алардын ортосундагы айырмачылык түзүлүшүндө гана. 90° ийилген магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн жумушчу басымы 10-2Па тартибинде жана аны каптоо нитриди, оксид, аморфтук көмүртек, жарым өткөргүч пленка жана металл же металл эмес пленка сыяктуу кеңири колдонмолордо колдонсо болот.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн эффективдүүлүгү
Бардык эле ири бөлүкчөлөр дубал менен үзгүлтүксүз кагылышууларда кинетикалык энергиясын жогото бербегендиктен, белгилүү бир сандагы ири бөлүкчөлөр түтүктүн чыгышы аркылуу субстратка жетет. Ошондуктан, узун жана кууш магниттик чыпкалоочу түзүлүш чоң бөлүкчөлөрдү чыпкалоо эффективдүүлүгүн жогорулатат, бирок бул учурда ал максаттуу иондордун жоголушун жогорулатат жана ошол эле учурда түзүлүштүн татаалдыгын жогорулатат. Ошондуктан, магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн чоң бөлүкчөлөрдү мыкты алып салуусун жана иондорду ташуу эффективдүүлүгүн камсыз кылуу көп жаалуу иондук каптоо технологиясынын жогорку өндүрүмдүү жука пленкаларды жайгаштырууда кеңири колдонулушу үчүн зарыл шарт болуп саналат. Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштешине магнит талаасынын күчү, ийилүү жылышы, механикалык тосмо тешиги, жаа булагынын тогу жана заряддалган бөлүкчөлөрдүн түшүү бурчу таасир этет. Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн акылга сыярлык параметрлерин коюу менен, чоң бөлүкчөлөрдүн чыпкалоо эффектисин жана бутага ион өткөрүү эффективдүүлүгүн натыйжалуу жакшыртууга болот.