Magnéitesch Filtratiounstechnologie

Grondtheorie vun engem magnetesche Filterapparat
De Filtermechanismus vum magnetesche Filterapparat fir grouss Partikelen am Plasmastrahl ass wéi follegt:
Mat Hëllef vum Ënnerscheed tëscht Plasma a grousse Partikelen an der Ladung an dem Verhältnes tëscht Ladung a Mass, gëtt et eng "Barriär" (entweder eng Deckel oder eng gekrëmmt Réierwand), déi tëscht dem Substrat an der Kathoduewerfläch placéiert ass, déi all Partikelen blockéiert, déi sech an enger gerader Linn tëscht der Kathod an dem Substrat beweegen, während d'Ionen vum Magnéitfeld ofgelenkt kënne ginn a duerch d'"Barriär" op de Substrat passéiere kënnen.

Funktionsprinzip vun engem magnetesche Filterapparat

Am Magnéitfeld, Pe<

Pe a Pi sinn d'Larmor-Radien vun den Elektronen respektiv Ionen, an a ass den banneschten Duerchmiesser vum Magnéitfilter. D'Elektronen am Plasma gi vun der Lorentz-Kraaft beaflosst a dréinen sech axial laanscht d'Magnéitfeld, während d'Magnéitfeld manner Afloss op d'Klusterung vun den Ionen huet wéinst dem Ënnerscheed tëscht den Ionen an den Elektronen am Larmor-Radius. Wann d'Elektronen sech awer laanscht d'Achs vum Magnéitfilterapparat beweegen, zéien se Ionen laanscht d'Achs fir d'Rotatiounsbewegung un, wéinst sengem Fokus an dem staarken negativen elektresche Feld, an d'Elektronegeschwindegkeet ass méi grouss wéi déi vum Ion, sou datt den Elektron den Ion stänneg no vir zitt, während de Plasma ëmmer quasi-elektresch neutral bleift. Déi grouss Partikelen sinn elektresch neutral oder liicht negativ gelueden, an d'Qualitéit ass vill méi grouss wéi déi vun den Ionen an Elektronen, am Fong net vum Magnéitfeld an der linearer Bewegung laanscht d'Inertie beaflosst, a ginn no enger Kollisioun mat der bannenzeger Mauer vum Apparat erausgefiltert.
Ënnert der kombinéierter Funktioun vun der Krümmung vum Biegemagnetfeld an der Gradientdrift an Ion-Elektrone-Kollisioune kann de Plasma am Magnéitfilterapparat ofgelenkt ginn. Déi üblech theoretesch Modeller, déi haut benotzt ginn, sinn de Morozov-Fluxmodell an de Davidson-Steifrotormodell, déi folgend gemeinsam Charakteristik hunn: et gëtt e Magnéitfeld, dat d'Elektronen op eng strikt spiralfërmeg Manéier beweege léisst.
D'Stäerkt vum Magnéitfeld, dat d'axial Bewegung vum Plasma am magnéitesche Filterapparat guidéiert, soll sou sinn, datt:

Mi, Vo an Z sinn d'Ionenmass, d'Transportgeschwindegkeet an d'Zuel vun de gedroene Ladungen. a ass den banneschten Duerchmiesser vum Magnéitfilter an e ass d'Elektroneladung.
Et sollt een drop hiweisen, datt verschidden Ionen mat méi héijer Energie net vollstänneg vum Elektronestrahl gebonne kënne ginn. Si kënnen d'bannenzeg Mauer vum Magnéitfilter erreechen, wouduerch d'bannenzeg Mauer e positivt Potenzial huet, wat dann d'Ionen dovun ofhält, d'bannenzeg Mauer weider z'erreechen an de Plasmaverloscht reduzéiert.
Geméiss dësem Phänomen kann en passenden positiven Virspanndrock op d'Wand vum Magnéitfilterapparat ugewannt ginn, fir d'Kollisioun vun Ionen ze hemmen an d'Effizienz vum Zil-Ionentransport ze verbesseren.

Klassifikatioun vun engem magnetesche Filterapparat
(1) Linear Struktur. D'Magnéitfeld handelt als Guide fir de Ionenstrahlfloss, reduzéiert d'Gréisst vum Kathodefleck an den Undeel vu makroskopesche Partikelcluster, während d'Kollisioune bannent dem Plasma intensivéiert ginn, wouduerch d'Ëmwandlung vun neutralen Partikelen an Ionen ausléist an d'Zuel vu makroskopesche Partikelcluster reduzéiert gëtt, an d'Zuel vu grousse Partikelen séier reduzéiert gëtt, wann d'Magnéitfeldstäerkt eropgeet. Am Verglach mat der konventioneller Multi-Arc-Ionenbeschichtungsmethod iwwerwënnt dësen strukturéierten Apparat déi bedeitend Reduktioun vun der Effizienz, déi duerch aner Methoden verursaacht gëtt, a kann eng wesentlech konstant Filmoflagerungsquote garantéieren, während d'Zuel vu grousse Partikelen ëm ongeféier 60% reduzéiert gëtt.
(2) Kurvstruktur. Och wann d'Struktur verschidde Forme huet, ass de Grondprinzip dee selwechten. De Plasma beweegt sech ënner der kombinéierter Funktioun vum Magnéitfeld an dem elektresche Feld, an d'Magnéitfeld gëtt benotzt fir de Plasma anzeschränken an ze kontrolléieren, ouni d'Bewegung laanscht d'Richtung vun de Magnéitkraaftlinnen ofzelenken. An déi ongelueden Partikelen beweege sech laanscht d'Linn a ginn getrennt. D'Filmer, déi mat dësem Strukturapparat virbereet ginn, hunn eng héich Häert, eng niddreg Uewerflächenrauheet, eng gutt Dicht, eng eenheetlech Kärgréisst an eng staark Filmbasishaftung. D'XPS-Analyse weist, datt d'Uewerflächenhäert vun ta-C-Filmer, déi mat dësem Typ vun Apparat beschichtet sinn, 56 GPa erreeche kann, dofir ass den Apparat mat enger gekrëmmter Struktur déi am wäitesten verbreet an effektiv Method fir d'Entfernung vu grousse Partikelen, awer d'Effizienz vum Zil-Ionentransport muss weider verbessert ginn. Den 90° gebéite Magnéitfilterapparat ass ee vun de meescht verbreeten Apparater mat enger gekrëmmter Struktur. Experimenter mam Uewerflächeprofil vun Ta-C-Filmer weisen, datt de Uewerflächeprofil vun engem 360° gebéite Magnéitfilterapparat sech net vill ännert am Verglach mat engem 90° gebéite Magnéitfilterapparat, sou datt den Effekt vun der 90° gebéiter Magnéitfiltratioun fir grouss Partikelen am Fong erreecht ka ginn. En 90°-gebéite Magnéitfilterapparat huet haaptsächlech zwou Zorte vu Strukturen: eng ass e gebéite Solenoid, deen an der Vakuumkammer placéiert ass, an déi aner ass ausserhalb vun der Vakuumkammer placéiert, an den Ënnerscheed tëscht hinnen ass nëmmen an der Struktur. Den Aarbechtsdrock vum 90°-gebéite Magnéitfilterapparat ass an der Gréisstenuerdnung vun 10-2 Pa, an et kann an enger breeder Palette vun Uwendungen agesat ginn, wéi zum Beispill Beschichtung vun Nitrid, Oxid, amorphem Kuelestoff, Hallefleiterfilm a Metall- oder Netmetallfilm.

D'Effizienz vun engem magnetesche Filterapparat
Well net all grouss Partikelen kinetesch Energie bei kontinuéierleche Kollisiounen mat der Mauer verléieren kënnen, erreecht eng gewëssen Zuel vu grousse Partikelen de Substrat duerch den Auslaaf vun der Päif. Dofir huet e laangen a schmuele Magnéitfilterapparat eng méi héich Filtratiounseffizienz vu grousse Partikelen, awer zu dësem Zäitpunkt wäert et de Verloscht vun Zilionen erhéijen an zur selwechter Zäit d'Komplexitéit vun der Struktur erhéijen. Dofir ass et eng néideg Viraussetzung fir d'Multi-Arc-Ionenbeschichtungstechnologie, eng exzellent Entfernung vu grousse Partikelen an eng héich Effizienz vum Ionentransport ze garantéieren, fir datt se eng breet Uwendungsperspektiv bei der Oflagerung vun héich performante Dënnschichten huet. De Betrib vum Magnéitfilterapparat gëtt vun der Magnéitfeldstäerkt, der Biegeviraussetzung, der mechanescher Deckelöffnung, dem Bouquellstroum an dem Invalwénkel vun de geluedenen Partikelen beaflosst. Duerch d'Astellung vu vernünftege Parameteren vum Magnéitfilterapparat kann de Filtereffekt vu grousse Partikelen an d'Ionentransfereffizienz vum Zil effektiv verbessert ginn.