HiPIMS టెక్నాలజీ పరిచయం

నం.1 అధిక శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టరింగ్ సూత్రం
అధిక శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ టెక్నిక్ అధిక పీక్ పల్స్ పవర్ (సాంప్రదాయ మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ కంటే 2-3 ఆర్డర్లు ఎక్కువ పరిమాణం) మరియు తక్కువ పల్స్ డ్యూటీ సైకిల్ (0.5%-10%) ను ఉపయోగించి అధిక లోహ విచ్ఛేదన రేట్లను (>50%) సాధించవచ్చు, ఇది మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ లక్షణాల నుండి తీసుకోబడింది, చిత్రం 1 లో చూపిన విధంగా, పీక్ టార్గెట్ కరెంట్ డెన్సిటీ I డిశ్చార్జ్ వోల్టేజ్ U యొక్క ఎక్స్‌పోనెన్షియల్ nవ శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, I = kUn (n అనేది కాథోడ్ నిర్మాణం, అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు పదార్థానికి సంబంధించిన స్థిరాంకం). తక్కువ శక్తి సాంద్రతల వద్ద (తక్కువ వోల్టేజ్) n విలువ సాధారణంగా 5 నుండి 15 పరిధిలో ఉంటుంది; పెరుగుతున్న ఉత్సర్గ వోల్టేజ్‌తో, ప్రస్తుత సాంద్రత మరియు శక్తి సాంద్రత వేగంగా పెరుగుతుంది మరియు అధిక వోల్టేజ్ వద్ద అయస్కాంత క్షేత్ర నిర్బంధాన్ని కోల్పోవడం వల్ల n విలువ 1 అవుతుంది. తక్కువ శక్తి సాంద్రతల వద్ద ఉంటే, సాధారణ పల్స్ డిశ్చార్జ్ మోడ్‌లో ఉన్న గ్యాస్ అయాన్ల ద్వారా గ్యాస్ డిశ్చార్జ్ నిర్ణయించబడుతుంది; అధిక శక్తి సాంద్రతల వద్ద, ప్లాస్మాలో లోహ అయాన్ల నిష్పత్తి పెరుగుతుంది మరియు కొన్ని పదార్థాలు మారితే, అంటే స్వీయ-స్పట్టరింగ్ మోడ్‌లో ఉంటుంది, అనగా ప్లాస్మా స్పట్టర్డ్ న్యూట్రల్ కణాలు మరియు ద్వితీయ లోహ అయాన్ల అయనీకరణం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది మరియు Ar వంటి జడ వాయు అణువులను ప్లాస్మాను మండించడానికి మాత్రమే ఉపయోగిస్తారు, ఆ తర్వాత స్పట్టర్డ్ లోహ కణాలు లక్ష్యం దగ్గర అయనీకరణం చెందుతాయి మరియు అధిక కరెంట్ ఉత్సర్గను నిర్వహించడానికి అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రాల చర్య కింద స్పట్టర్డ్ లక్ష్యాన్ని పేల్చడానికి తిరిగి వేగవంతం చేయబడతాయి మరియు ప్లాస్మా అధిక అయనీకరణం చెందిన లోహ కణాలు. లక్ష్యంపై తాపన ప్రభావం యొక్క స్పట్టరింగ్ ప్రక్రియ కారణంగా, పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో లక్ష్యం యొక్క స్థిరమైన ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి, లక్ష్యానికి నేరుగా వర్తించే శక్తి సాంద్రత చాలా పెద్దదిగా ఉండకూడదు, సాధారణంగా ప్రత్యక్ష నీటి శీతలీకరణ మరియు లక్ష్య పదార్థ ఉష్ణ వాహకత 25 W / cm2 దిగువన ఉండాలి, పరోక్ష నీటి శీతలీకరణ, లక్ష్య పదార్థ ఉష్ణ వాహకత పేలవంగా ఉంటుంది, ఉష్ణ ఒత్తిడి కారణంగా ఫ్రాగ్మెంటేషన్ వల్ల కలిగే లక్ష్య పదార్థం లేదా లక్ష్య పదార్థం తక్కువ అస్థిర మిశ్రమలోహ భాగాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు శక్తి సాంద్రత యొక్క ఇతర సందర్భాలు 2 ~ 15 W / cm2 దిగువన మాత్రమే ఉంటాయి, అధిక శక్తి సాంద్రత యొక్క అవసరాల కంటే చాలా తక్కువ. లక్ష్యం వేడెక్కడం యొక్క సమస్యను చాలా ఇరుకైన అధిక శక్తి పల్స్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా పరిష్కరించవచ్చు. అండర్స్ అధిక-శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టరింగ్‌ను ఒక రకమైన పల్స్డ్ స్పట్టరింగ్‌గా నిర్వచించాడు, ఇక్కడ గరిష్ట శక్తి సాంద్రత సగటు శక్తి సాంద్రతను మించిపోతుంది 2 కు 3 పరిమాణం యొక్క ఆర్డర్‌లు, మరియు లక్ష్య అయాన్ స్పట్టరింగ్ స్పట్టరింగ్ ప్రక్రియను ఆధిపత్యం చేస్తుంది మరియు లక్ష్య స్పట్టరింగ్ అణువులు బాగా విడదీయబడతాయి.

నం.2 అధిక శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ పూత నిక్షేపణ యొక్క లక్షణాలు

అధిక శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ అధిక డిస్సోసియేషన్ రేటు మరియు అధిక అయాన్ శక్తితో ప్లాస్మాను ఉత్పత్తి చేయగలదు మరియు చార్జ్డ్ అయాన్లను వేగవంతం చేయడానికి బయాస్ ప్రెజర్‌ను వర్తింపజేయగలదు మరియు పూత నిక్షేపణ ప్రక్రియ అధిక-శక్తి కణాల ద్వారా బాంబు దాడి చేయబడుతుంది, ఇది ఒక సాధారణ IPVD సాంకేతికత. అయాన్ శక్తి మరియు పంపిణీ పూత నాణ్యత మరియు పనితీరుపై చాలా ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.
IPVD గురించి, ప్రసిద్ధ థోర్టన్ స్ట్రక్చరల్ రీజియన్ మోడల్ ఆధారంగా, ఆండర్స్ ప్లాస్మా డిపాజిషన్ మరియు అయాన్ ఎచింగ్‌తో కూడిన స్ట్రక్చరల్ రీజియన్ మోడల్‌ను ప్రతిపాదించారు, థోర్టన్ స్ట్రక్చరల్ రీజియన్ మోడల్‌లో పూత నిర్మాణం మరియు ఉష్ణోగ్రత మరియు వాయు పీడనం మధ్య సంబంధాన్ని పూత నిర్మాణం, ఉష్ణోగ్రత మరియు అయాన్ శక్తి మధ్య సంబంధానికి విస్తరించారు, చిత్రం 2లో చూపిన విధంగా. తక్కువ శక్తి అయాన్ డిపాజిషన్ పూత విషయంలో, పూత నిర్మాణం థోర్టన్ స్ట్రక్చర్ జోన్ మోడల్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది. నిక్షేపణ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో, ప్రాంతం 1 (వదులుగా ఉండే పోరస్ ఫైబర్ స్ఫటికాలు) నుండి ప్రాంతం T (దట్టమైన ఫైబర్ స్ఫటికాలు), ప్రాంతం 2 (స్తంభ స్ఫటికాలు) మరియు ప్రాంతం 3 (పునఃస్ఫటికీకరణ ప్రాంతం) కు పరివర్తన చెందుతుంది; నిక్షేపణ అయాన్ శక్తి పెరుగుదలతో, ప్రాంతం 1 నుండి ప్రాంతం T, ప్రాంతం 2 మరియు ప్రాంతం 3కి పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది. అధిక సాంద్రత కలిగిన ఫైబర్ స్ఫటికాలు మరియు స్తంభ స్ఫటికాలను తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద తయారు చేయవచ్చు. నిక్షేపణ అయాన్ల శక్తి 1-10 eV క్రమానికి పెరిగినప్పుడు, నిక్షేపణ పూత ఉపరితలంపై అయాన్ల బాంబు దాడి మరియు ఎచింగ్ పెరుగుతుంది మరియు పూతల మందం పెరుగుతుంది.

నం.3 హై పవర్ పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టరింగ్ టెక్నాలజీ ద్వారా హార్డ్ కోటింగ్ పొర తయారీ
అధిక శక్తి పల్స్డ్ మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టరింగ్ టెక్నాలజీ ద్వారా తయారు చేయబడిన పూత దట్టంగా ఉంటుంది, మెరుగైన యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వంతో ఉంటుంది. చిత్రం 3లో చూపినట్లుగా, సాంప్రదాయ మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టర్డ్ TiAlN పూత 30 GPa కాఠిన్యం మరియు 460 GPa యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ కలిగిన స్తంభ క్రిస్టల్ నిర్మాణం; HIPIMS-TiAlN పూత 34 GPa కాఠిన్యం అయితే యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ 377 GPa; కాఠిన్యం మరియు యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ మధ్య నిష్పత్తి పూత యొక్క దృఢత్వానికి కొలమానం. అధిక కాఠిన్యం మరియు చిన్న యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ అంటే మెరుగైన దృఢత్వం. HIPIMS-TiAlN పూత మెరుగైన అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది, సాంప్రదాయ TiAlN పూతలో 1,000 °C వద్ద అధిక ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ చికిత్స తర్వాత AlN షట్కోణ దశ 4 గంటలకు అవక్షేపించబడుతుంది. పూత యొక్క కాఠిన్యం అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద తగ్గుతుంది, అయితే HIPIMS-TiAlN పూత అదే ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయంలో వేడి చికిత్స తర్వాత మారదు. HIPIMS-TiAlN పూత సాంప్రదాయ పూత కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ యొక్క అధిక ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, HIPIMS-TiAlN పూత PVD ప్రక్రియ ద్వారా తయారు చేయబడిన ఇతర పూతతో కూడిన సాధనాల కంటే హై-స్పీడ్ కటింగ్ సాధనాలలో చాలా మెరుగైన పనితీరును చూపుతుంది.