HiPIMS tehnologiýasyna giriş

Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtmesiniň №1 prinsipi
Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtme usuly ýokary metal dissosiasiýa tizligine (>50%) ýetmek üçin ýokary pik impuls güýjüni (adaty magnetron püskürtmesinden 2-3 dereje ýokary) we pes impuls iş siklini (0,5%-10%) ulanýar, bu bolsa 1-nji suratda görkezilişi ýaly magnetron püskürtme häsiýetnamalaryndan gelip çykýar, bu ýerde iň ýokary maksatly tok dykyzlygy I boşalma naprýaženiýesiniň eksponensial n-nji güýjüne proporsionaldyr U, I = kUn (n katod gurluşy, magnit meýdany we material bilen baglanyşykly yzygiderlilikdir). Pes kuwwatlylyk dykyzlygynda (pes kuwwatlylyk) n gymmaty adatça 5-den 15-e çenli aralykda bolýar; boşalma naprýaženiýesiniň artmagy bilen tok dykyzlygy we kuwwatlylyk dykyzlygy çalt artýar we ýokary kuwwatlylykdaky n gymmaty magnit meýdanynyň çäklendirilmeginiň ýitmegi sebäpli 1 bolýar. Pes kuwwatlylyk dykyzlygynda bolsa, gaz boşalmasy adaty impulsly boşalma režiminde bolan gaz ionlary tarapyndan kesgitlenýär; Eger ýokary kuwwatly dykyzlykda plazmadaky metal ionlarynyň paýy artsa we käbir materiallar üýtgese, ýagny öz-özünden püskürme režiminde bolýar, ýagny plazma püsküren neýtral bölejikleriň we ikinji derejeli metal ionlarynyň ionlaşmasy arkaly saklanýar we Ar ýaly inert gaz atomlary diňe plazmany otlamak üçin ulanylýar, şondan soň püsküren metal bölejikleri nyşana golaý ionlaşdyrylýar we ýokary tok boşalmagyny saklamak üçin magnit we elektrik meýdanlarynyň täsiri astynda püsküren nyşana bombardman etmek üçin yzyna tizlenýär we plazma ýokary derejede ionlaşdyrylan metal bölejikleridir. Nyşana gyzdyryş täsiriniň püskürme prosesi sebäpli, senagat ulanylyşlarynda nyşananyň durnukly işlemegini üpjün etmek üçin, nyşana gönüden-göni berilýän güýç dykyzlygy gaty uly bolup bilmez, adatça suw bilen gönüden-göni sowadyş we nyşana materialynyň ýylylyk geçirijiligi 25 Wt / sm2 aşakda bolmaly, gytaklaýyn suw bilen sowadyş, nyşana materialynyň ýylylyk geçirijiligi pes, nyşana materialynyň termal stres sebäpli parçalanma sebäpli döreýän ýa-da nyşana materialynyň pes uçujy lehim böleklerini öz içine alýan we güýç dykyzlygynyň beýleki ýagdaýlarynda diňe 2 ~ 15 Wt / sm2 aşakda bolup biler, bu bolsa ýokary güýç dykyzlygynyň talaplaryndan has aşakda. Nyşanyň gyzdyrylmagy meselesini örän dar ýokary güýç impulslaryny ulanmak arkaly çözüp bolýar. Anders ýokary güýç impulsly magnetron püskürmesini iň ýokary güýç dykyzlygynyň ortaça güýç dykyzlygyndan 2-3 dereje ýokary bolýan we nyşana ion püskürmesi püskürme prosesine agdyklyk edýän we nyşana püskürýän atomlaryň ýokary derejede dissosiasiýa edilen impulsly püskürme görnüşi hökmünde kesgitleýär.

№2 Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtme örtüginiň aýratynlyklary

Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtmesi ýokary dissosiasiýa tizligi we ýokary ion energiýasy bolan plazmany öndürip biler we zarýadly ionlary tizleşdirmek üçin egri basyşyny ulanyp biler, şeýle hem örtük çökündi prosesi ýokary energiýaly bölejikler tarapyndan bombardman edilýär, bu bolsa IPVD tehnologiýasynyň adaty görnüşidir. Ion energiýasy we paýlanyşy örtügiň hiline we işine örän möhüm täsir edýär.
IPVD barada, meşhur Torton gurluş sebit modeli esasynda, Anders plazma çökündisini we ion aşındyrmagyny öz içine alýan gurluş sebit modelini teklip etdi, Torton gurluş sebit modelinde örtük gurluşy bilen temperatura we howa basyşy arasyndaky gatnaşygy örtük gurluşy, temperatura we ion energiýasy arasyndaky gatnaşyga çenli giňeltdi, 2-nji suratda görkezilişi ýaly. Pes energiýaly ion çökündisi örtüginde, örtük gurluşy Torton gurluş zona modeline laýyk gelýär. Çökündi temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, 1-nji sebitden (boş gözenekli süýüm kristallary) T sebitine (dykyz süýüm kristallary), 2-nji sebite (sütün kristallary) we 3-nji sebite (täzeden kristallaşma sebiti) geçiş bolýar; çökündi ion energiýasynyň ýokarlanmagy bilen, 1-nji sebitden T sebitine, 2-nji sebite we 3-nji sebite geçiş temperaturasy peselýär. Ýokary dykyzlykly süýüm kristallaryny we sütün kristallaryny pes temperaturada taýýarlap bolýar. Çökündi ionlarynyň energiýasy 1-10 eV derejesine çenli ýokarlananda, çökündi örtükleriň ýüzünde ionlaryň bombardman edilmegi we aşındyrylmagy güýçlenýär we örtükleriň galyňlygy artýar.

№3 Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtme tehnologiýasy arkaly gaty örtük gatlagyny taýýarlamak
Ýokary kuwwatly impulsly magnetron püskürtme tehnologiýasy bilen taýýarlanan örtük has dykyz, has gowy mehaniki häsiýetlere we ýokary temperatura durnuklylygyna eýedir. 3-nji suratda görkezilişi ýaly, adaty magnetron püskürtme TiAlN örtügi 30 GPa berklik we 460 GPa Ýang moduly bolan sütünli kristal gurluşdyr; HIPIMS-TiAlN örtügi 34 GPa berklik, Ýang moduly bolsa 377 GPa; gatylyk bilen Ýang modulynyň arasyndaky gatnaşyk örtügiň berkliginiň ölçegidir. Ýokary berklik we kiçi Ýang moduly has gowy berkligi aňladýar. HIPIMS-TiAlN örtügi has gowy ýokary temperatura durnuklylygyna eýedir, 1000 °C-da 4 sagatlap ýokary temperaturada ýumşadylandan soň adaty TiAlN örtüginde AlN altyburçluk faza çökýär. Örtügiň berkligi ýokary temperaturada peselýär, şol bir wagtyň özünde HIPIMS-TiAlN örtügi şol bir temperaturada we wagtda ýylylyk bilen işlenilenden soň üýtgewsiz galýar. HIPIMS-TiAlN örtügi adaty örtüge garanyňda ýokary temperatura oksidleşmesiniň başlangyç temperaturasyna hem eýedir. Şonuň üçin HIPIMS-TiAlN örtügi PVD usuly bilen taýýarlanan beýleki örtülen gurallara garanyňda ýokary tizlikli kesiji gurallarda has gowy iş görkezýär.