Principium Primum pulverisationis magnetronis pulsatilis altae potentiae
Technica pulverisationis magnetronis pulsatilis altae potentiae utitur potentia pulsatili maxima magna (2-3 magnitudinis ordines altior quam pulverisatione magnetronis conventionalis) et cyclo officii pulsatili humili (0.5%-10%) ad altas dissociationis metallorum rationes (>50%) consequendas, quae ex proprietatibus pulverisationis magnetronis derivantur, ut in Figura 1 demonstratur, ubi densitas currentis scopi maximi I proportionalis est potentiae exponentiali n-simae tensionis exonerationis U, I = kUn (n est constans relata structurae cathodi, campi magnetici et materiae). Ad densitates potentiae inferiores (tensione humili), valor n plerumque est in intervallo 5 ad 15; cum tensione exonerationis crescente, densitas currentis et densitas potentiae rapide augentur, et ad tensionem altam valor n fit 1 propter iacturam confinamentorum campi magnetici. Si ad densitates potentiae inferiores, exoneratio gasis determinatur a ionibus gasis qui in modo exonerationis pulsatilis normali sunt; Si ad altas densitates potentiae, proportio ionum metallicorum in plasmate augetur et quaedam materiae mutantur, id est in modum auto-pulverisationis, id est plasma conservatur per ionizationem particularum neutralium pulverisationis et ionum metallicorum secundariorum, et atomi gasis inertis, ut Ar, tantum ad plasmam accendendum adhibentur, post quod particulae metallicae pulverisationis prope scopum ionizantur et retro accelerantur ad scopum pulverisationis bombardandum sub actione camporum magneticorum et electricorum ad altam emissionem currentis conservandam, et plasma particulas metallicas valde ionizatas continet. Ob effectum calefactionis per pulverisationem in scopum, ut stabilis operatio scopi in applicationibus industrialibus confirmetur, densitas potentiae directe scopo applicata non nimis magna esse potest. Generaliter refrigeratio aquae directa et conductivitas thermalis materiae scopi sub 25 W/cm2 esse debent; refrigeratio aquae indirecta, si conductivitas thermalis materiae scopi mala est, si fragmentatio ob accentum thermalem oritur, vel si materia scopi componentes mixturarum volatilium humilium continet, in aliis casibus densitas potentiae tantum sub 2 ~ 15 W/cm2 esse potest, multo infra requisita densitatis potentiae altae. Problema calefactionis excessivae scopi per impulsus potentiae altae angustissimos solvi potest. Anders pulverisationem magnetron pulsatilem altae potentiae definit ut genus pulverisationis pulsatilis ubi densitas potentiae maxima densitatem potentiae mediam duobus vel tribus magnitudinibus excedit, et pulverisatione ionum scopi processum pulverisationis dominatur, et atomi pulverisationis scopi valde dissociantur.
No. 2 Proprietates depositionis strati cathodici per pulverem cathodicum magnetron pulsati altae potentiae
Pulverizatio magnetron pulsatilis magnae potentiae plasmam cum magna dissociationis celeritate et magna energia ionica producere potest, et pressionem polarisationis adhibere potest ad iones oneratos accelerandos, et processus depositionis strati obducentis a particulis magnae energiae bombardatur, quod est technologia IPVD typica. Energia et distributio ionica momentum magni momenti habent in qualitatem et effectum strati obducentis.
De IPVD, fretus famoso modello regionis structuralis Thortoniano, Anders proposuit exemplar regionis structuralis quod depositionem plasmatis et corrosionem ionicam includit, relationem inter structuram obductionis et temperaturam necnon pressionem aeris in modello regionis structuralis Thortoniano ad relationem inter structuram obductionis, temperaturam et energiam ionicam extendit, ut in Figura 2 demonstratur. In casu obductionis depositionis ionum energiae humilis, structura obductionis congruit cum modello zonae structurae Thortoniano. Cum crescente temperatura depositionis, transitus a regione 1 (crystalla fibrarum porosarum laxarum) ad regionem T (crystalla fibrarum densa), regionem 2 (crystalla columnaria) et regionem 3 (regionem recrystallizationis); cum crescente energia ionum depositionis, temperatura transitionis a regione 1 ad regionem T, regionem 2 et regionem 3 decrescit. Crystalla fibrarum densitatis altae et crystalla columnaria temperatura humili praeparari possunt. Cum energia ionum depositorum ad ordinem 1-10 eV crescit, bombardatio et corrosio ionum in superficie obductionum depositarum augetur et crassitudo obductionum augetur.
No. 3 Praeparatio strati duri obducendi per technologiam pulverisationis magnetronis pulsatilis altae potentiae
Obductio per technologiam pulveris catodici magnetronis pulsatilis altae potentiae praeparata densior est, melioribus proprietatibus mechanicis et stabilitate temperaturae altae praedita. Ut in Figura 3 demonstratur, obductio TiAlN magnetrone pulveris catodici conventionalis structuram crystallinam columnarem habet, duritiam 30 GPa et modulum Young 460 GPa habent; obductio HIPIMS-TiAlN duritiam 34 GPa habet, dum modulus Young 377 GPa est; proportio inter duritiam et modulum Young mensura tenacitatis obductionis est. Durities maior et modulus Young minor significant meliorem tenacitatem. Obductio HIPIMS-TiAlN meliorem stabilitatem temperaturae altae habet, cum phase hexagonali AlN praecipitata in obductio TiAlN conventionalis post curationem recoctionis temperaturae altae ad 1000°C per 4 horas. Durities obductionis ad temperaturam altam decrescit, dum obductio HIPIMS-TiAlN post curationem caloris ad eandem temperaturam et tempus immutata manet. Obductio HIPIMS-TiAlN etiam temperaturam initii oxidationis altae temperaturae altiorem habet quam obductio consueta. Quapropter, obductio HIPIMS-TiAlN multo meliorem efficaciam in instrumentis celeribus sectionis ostendit quam alia instrumenta obducta per processum PVD praeparata.
Tempus publicationis: VIII Novembris MMXXII