HiPIMS தொழில்நுட்ப அறிமுகம்

எண்.1 உயர் சக்தி துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் கொள்கை
உயர் சக்தி பல்ஸ்டு மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் நுட்பம், உயர் உலோக விலகல் விகிதங்களை (>50%) அடைய உயர் பீக் பல்ஸ் பவரை (வழக்கமான மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் விட 2-3 ஆர்டர்கள் அதிக அளவு) மற்றும் குறைந்த பல்ஸ் டியூட்டி சுழற்சியை (0.5%-10%) பயன்படுத்துகிறது, இது மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் பண்புகளிலிருந்து பெறப்படுகிறது, படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உச்ச இலக்கு மின்னோட்ட அடர்த்தி I வெளியேற்ற மின்னழுத்தத்தின் அதிவேக nவது சக்திக்கு விகிதாசாரமாகும் U, I = kUn (n என்பது கேத்தோடு அமைப்பு, காந்தப்புலம் மற்றும் பொருளுடன் தொடர்புடைய ஒரு மாறிலி). குறைந்த சக்தி அடர்த்தியில் (குறைந்த மின்னழுத்தம்) n மதிப்பு பொதுவாக 5 முதல் 15 வரம்பில் இருக்கும்; அதிகரிக்கும் வெளியேற்ற மின்னழுத்தத்துடன், மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் சக்தி அடர்த்தி விரைவாக அதிகரிக்கிறது, மேலும் அதிக மின்னழுத்தத்தில் காந்தப்புல அடைப்பு இழப்பு காரணமாக n மதிப்பு 1 ஆகிறது. குறைந்த சக்தி அடர்த்தியில், வாயு வெளியேற்றம் சாதாரண துடிப்பு வெளியேற்ற பயன்முறையில் இருக்கும் வாயு அயனிகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது; அதிக சக்தி அடர்த்தியில், பிளாஸ்மாவில் உலோக அயனிகளின் விகிதம் அதிகரித்து, சில பொருட்கள் மாறினால், அதாவது சுய-ஸ்பட்டரிங் பயன்முறையில், அதாவது பிளாஸ்மா சிதறடிக்கப்பட்ட நடுநிலை துகள்கள் மற்றும் இரண்டாம் நிலை உலோக அயனிகளின் அயனியாக்கம் மூலம் பராமரிக்கப்படுகிறது, மேலும் Ar போன்ற மந்த வாயு அணுக்கள் பிளாஸ்மாவைப் பற்றவைக்க மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதன் பிறகு சிதறடிக்கப்பட்ட உலோகத் துகள்கள் இலக்குக்கு அருகில் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்டு, அதிக மின்னோட்ட வெளியேற்றத்தை பராமரிக்க காந்த மற்றும் மின்சார புலங்களின் செயல்பாட்டின் கீழ் சிதறடிக்கப்பட்ட இலக்கைத் தாக்க மீண்டும் துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் பிளாஸ்மா அதிக அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட உலோகத் துகள்கள் ஆகும். இலக்கில் வெப்பமூட்டும் விளைவின் தெளிப்பு செயல்முறை காரணமாக, தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் இலக்கின் நிலையான செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்காக, இலக்குக்கு நேரடியாகப் பயன்படுத்தப்படும் சக்தி அடர்த்தி மிக அதிகமாக இருக்க முடியாது, பொதுவாக நேரடி நீர் குளிரூட்டல் மற்றும் இலக்கு பொருள் வெப்ப கடத்துத்திறன் 25 W / cm2 கீழே இருக்க வேண்டும், மறைமுக நீர் குளிரூட்டல், இலக்கு பொருள் வெப்ப கடத்துத்திறன் மோசமாக உள்ளது, வெப்ப அழுத்தம் காரணமாக துண்டு துண்டாக ஏற்படும் இலக்கு பொருள் அல்லது இலக்கு பொருள் குறைந்த ஆவியாகும் அலாய் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பிற சக்தி அடர்த்தி நிகழ்வுகள் 2 ~ 15 W / cm2 கீழே மட்டுமே இருக்க முடியும், அதிக சக்தி அடர்த்தியின் தேவைகளை விட மிகக் குறைவு. இலக்கு அதிக வெப்பமடைதலின் சிக்கலை மிகக் குறுகிய உயர் சக்தி துடிப்புகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் தீர்க்க முடியும். ஆண்டர்ஸ் உயர் சக்தி துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் ஒரு வகையான துடிப்புள்ள ஸ்பட்டரிங் என்று வரையறுக்கிறார், அங்கு உச்ச சக்தி அடர்த்தி சராசரி சக்தி அடர்த்தியை மீறுகிறது 2 க்கு 3 அளவு ஆர்டர்கள், மற்றும் இலக்கு அயன் ஸ்பட்டரிங் ஸ்பட்டரிங் செயல்முறையில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, மற்றும் இலக்கு ஸ்பட்டரிங் அணுக்கள் மிகவும் பிரிக்கப்படுகின்றன.

எண்.2 உயர் சக்தி துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் பூச்சு படிவின் பண்புகள்

அதிக சக்தி வாய்ந்த துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் அதிக விலகல் வீதம் மற்றும் அதிக அயனி ஆற்றலுடன் பிளாஸ்மாவை உருவாக்க முடியும், மேலும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகளை துரிதப்படுத்த சார்பு அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தலாம், மேலும் பூச்சு படிவு செயல்முறை உயர் ஆற்றல் துகள்களால் தாக்கப்படுகிறது, இது ஒரு பொதுவான IPVD தொழில்நுட்பமாகும். அயனி ஆற்றல் மற்றும் விநியோகம் பூச்சு தரம் மற்றும் செயல்திறனில் மிக முக்கியமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.
IPVD பற்றி, பிரபலமான Thorton கட்டமைப்புப் பகுதி மாதிரியை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஆண்டர்ஸ் பிளாஸ்மா படிவு மற்றும் அயன் பொறித்தல் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய ஒரு கட்டமைப்புப் பகுதி மாதிரியை முன்மொழிந்தார், படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, தோர்டன் கட்டமைப்புப் பகுதி மாதிரியில் பூச்சு அமைப்பு மற்றும் வெப்பநிலை மற்றும் காற்று அழுத்தம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவை பூச்சு அமைப்பு, வெப்பநிலை மற்றும் அயனி ஆற்றல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவுக்கு நீட்டித்தார். குறைந்த ஆற்றல் அயன் படிவு பூச்சு விஷயத்தில், பூச்சு அமைப்பு Thorton கட்டமைப்பு மண்டல மாதிரியுடன் ஒத்துப்போகிறது. படிவு வெப்பநிலை அதிகரிப்பதன் மூலம், பகுதி 1 (தளர்வான நுண்துளை இழை படிகங்கள்) இலிருந்து பகுதி T (அடர்த்தியான இழை படிகங்கள்), பகுதி 2 (நெடுவரிசை படிகங்கள்) மற்றும் பகுதி 3 (மறுபடிகமாக்கல் பகுதி) ஆகியவற்றுக்கு மாறுதல்; படிவு அயனி ஆற்றலின் அதிகரிப்புடன், பகுதி 1 இலிருந்து பகுதி T, பகுதி 2 மற்றும் பகுதி 3 க்கு மாறுதல் வெப்பநிலை குறைகிறது. அதிக அடர்த்தி கொண்ட இழை படிகங்கள் மற்றும் நெடுவரிசை படிகங்களை குறைந்த வெப்பநிலையில் தயாரிக்கலாம். படிவு செய்யப்பட்ட அயனிகளின் ஆற்றல் 1-10 eV வரிசையில் அதிகரிக்கும் போது, ​​படிவு செய்யப்பட்ட பூச்சுகளின் மேற்பரப்பில் அயனிகளின் தாக்கம் மற்றும் பொறித்தல் அதிகரிக்கிறது மற்றும் பூச்சுகளின் தடிமன் அதிகரிக்கிறது.

எண்.3 உயர் சக்தி துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் தொழில்நுட்பத்தால் கடினமான பூச்சு அடுக்கைத் தயாரித்தல்
உயர் சக்தி துடிப்புள்ள மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் தொழில்நுட்பத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட பூச்சு அடர்த்தியானது, சிறந்த இயந்திர பண்புகள் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை கொண்டது. படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வழக்கமான மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டர்டு TiAlN பூச்சு 30 GPa கடினத்தன்மை மற்றும் 460 GPa யங்கின் மாடுலஸ் கொண்ட ஒரு நெடுவரிசை படிக அமைப்பாகும்; HIPIMS-TiAlN பூச்சு 34 GPa கடினத்தன்மை, அதே நேரத்தில் யங்கின் மாடுலஸ் 377 GPa ஆகும்; கடினத்தன்மைக்கும் யங்கின் மாடுலஸுக்கும் இடையிலான விகிதம் பூச்சுகளின் கடினத்தன்மையின் அளவீடு ஆகும். அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் சிறிய யங்கின் மாடுலஸ் சிறந்த கடினத்தன்மையைக் குறிக்கிறது. HIPIMS-TiAlN பூச்சு சிறந்த உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, AlN அறுகோண கட்டம் வழக்கமான TiAlN பூச்சுகளில் 1,000 °C இல் 4 மணிநேரத்திற்கு அதிக வெப்பநிலை அனீலிங் சிகிச்சையின் பின்னர் வீழ்படிவாக்கப்படுகிறது. பூச்சுகளின் கடினத்தன்மை அதிக வெப்பநிலையில் குறைகிறது, அதே நேரத்தில் HIPIMS-TiAlN பூச்சு அதே வெப்பநிலை மற்றும் நேரத்தில் வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு மாறாமல் இருக்கும். HIPIMS-TiAlN பூச்சு வழக்கமான பூச்சுகளை விட அதிக வெப்பநிலை ஆக்சிஜனேற்றத்தின் அதிக தொடக்க வெப்பநிலையையும் கொண்டுள்ளது. எனவே, HIPIMS-TiAlN பூச்சு, PVD செயல்முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட பிற பூசப்பட்ட கருவிகளை விட அதிவேக வெட்டும் கருவிகளில் மிகச் சிறந்த செயல்திறனைக் காட்டுகிறது.