HiPIMS технологиясе белән таныштыру

1 нче номерлы югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү принцибы
Югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү техникасы югары металл диссоциациясе тизлегенә (>50%) ирешү өчен югары пик импульс көчен (гадәти магнетрон сиптерүгә караганда 2-3 дәрәҗә югарырак) һәм түбән импульслы эш циклын (0,5%-10%) куллана, бу магнетрон сиптерү үзенчәлекләреннән килеп чыга, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, анда пик максатлы ток тыгызлыгы I разряд көчәнеше U экспоненциаль n-нче көченә пропорциональ, I = kUn (n - катод структурасы, магнит кыры һәм материал белән бәйле даими зурлык). Түбән куәт тыгызлыгында (түбән көчәнеш) n кыйммәте гадәттә 5-15 диапазонында була; разряд көчәнеше артканда, ток тыгызлыгы һәм куәт тыгызлыгы тиз арта, ә югары көчәнештә магнит кыры чикләнүен югалту сәбәпле n кыйммәте 1гә әйләнә. Әгәр түбән куәт тыгызлыгында газ разряд нормаль импульслы разряд режимындагы газ ионнары белән билгеләнә; Әгәр югары куәт тыгызлыгында плазмадагы металл ионнары өлеше арта һәм кайбер материаллар үзгәрә икән, ягъни үз-үзен сиптерү режимында була, ягъни плазма сиптерелгән нейтраль кисәкчәләрнең һәм икенчел металл ионнарының ионлашуы белән тотрыклы була, һәм Ar кебек инерт газ атомнары плазманы кабызу өчен генә кулланыла, аннан соң сиптерелгән металл кисәкчәләре максат янында ионлаша һәм югары ток разрядын саклап калу өчен магнит һәм электр кырлары тәэсирендә сиптерелгән максатны бомбага тоту өчен кире тизләнә, ә плазма югары ионлаштырылган металл кисәкчәләреннән тора. Максатка җылыту эффекты сиптерү процессы аркасында, сәнәгать кушымталарында максатның тотрыклы эшләвен тәэмин итү өчен, максатка турыдан-туры бирелгән энергия тыгызлыгы бик зур була алмый, гадәттә, турыдан-туры суыту һәм максат материалының җылы үткәрүчәнлеге 25 Вт/см2 түбәнрәк булырга тиеш, туры булмаган су белән суыту, максат материалының җылы үткәрүчәнлеге начар, максат материалының җылылык стрессы аркасында фрагментацияләнүе яки максат материалында түбән очучан эретмә компонентлары булуы һәм башка энергия тыгызлыгы очракларында 2 ~ 15 Вт/см2 түбәнрәк булырга мөмкин, бу югары энергия тыгызлыгы таләпләреннән күпкә түбәнрәк. Максатның артык кызу проблемасын бик тар югары энергия импульслары ярдәмендә хәл итәргә мөмкин. Андерс югары энергияле импульслы магнетрон сиптерүен импульслы сиптерү төре дип билгели, анда пик энергия тыгызлыгы уртача энергия тыгызлыгыннан 2-3 дәрәҗәгә артып китә, ​​һәм максат ион сиптерүе сиптерү процессында өстенлек итә, һәм максат сиптерү атомнары югары дәрәҗәдә диссоциацияләнә.

№2 Югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү каплавы үзенчәлекләре

Югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү югары диссоциация тизлеге һәм югары ион энергиясе белән плазма җитештерә ала, шулай ук ​​зарядланган ионнарны тизләтү өчен тайпылыш басымы куллана ала, һәм каплау процессы югары энергияле кисәкчәләр белән бомбага тотыла, бу IPVD технологиясенең гадәти күренеше. Ион энергиясе һәм таралышы каплау сыйфатына һәм эшчәнлегенә бик мөһим йогынты ясый.
IPVD турында, мәшһүр Тортон структураль өлкәсе моделенә нигезләнеп, Андерс плазма утыртуны һәм ион эшкәртүне үз эченә алган структураль өлкә моделен тәкъдим итте, Тортон структураль өлкәсе моделендә каплау структурасы белән температура һәм һава басымы арасындагы бәйләнешне каплау структурасы, температура һәм ион энергиясе арасындагы бәйләнешкә кадәр киңәйтте, 2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Түбән энергияле ион урнаштыру каплавы очрагында, каплау структурасы Тортон структурасы зонасы моделенә туры килә. Чүпләү температурасы арткан саен, 1 нче өлкәдән (йомшак күзәнәкле җепсел кристаллары) Т өлкәсенә (тыгыз җепсел кристаллары), 2 нче өлкәгә (багана кристаллары) һәм 3 нче өлкәгә (рекристаллизация өлкәсе) күчү бара; чүпләү ион энергиясе арткан саен, 1 нче өлкәдән Т өлкәсенә, 2 нче өлкәгә һәм 3 нче өлкәгә күчү температурасы кими. Югары тыгызлыктагы җепсел кристалларын һәм багана кристалларын түбән температурада әзерләргә мөмкин. Чүпләнгән ионнарның энергиясе 1-10 эВ дәрәҗәсенә артканда, ионнарның чүпләнгән каплау өслегендә бомбага тотуы һәм эшкәртүе көчәя һәм каплауларның калынлыгы арта.

3 нче номерлы югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү технологиясе ярдәмендә каты каплау катламын әзерләү
Югары куәтле импульслы магнетрон сиптерү технологиясе белән әзерләнгән каплама тыгызрак, механик үзлекләре яхшырак һәм югары температура тотрыклылыгы югары. 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, гадәти магнетрон сиптерү TiAlN капламасы - 30 ГПа катылык һәм 460 ГПа Янг модуле булган баганасыман кристалл структурасы; HIPIMS-TiAlN капламасы 34 ГПа катылык, ә Янг модуле 377 ГПа; катылык һәм Янг модуле арасындагы нисбәт капламаның ныклыгын үлчәү чарасы. Югарырак катылык һәм кечерәк Янг модуле яхшырак ныклык дигән сүз. HIPIMS-TiAlN капламасы югары температура тотрыклылыгына ия, 1000 °C температурада 4 сәгать дәвамында югары температурада җылыту эшкәртүеннән соң AlN алты почмаклы фазасы гадәти TiAlN капламасы составында чөкмәгә эләгә. Капламаның катылыгы югары температурада кими, ә HIPIMS-TiAlN капламасы шул ук температурада һәм вакытта җылылык эшкәртүдән соң үзгәрешсез кала. HIPIMS-TiAlN каплавы шулай ук ​​гадәти каплауга караганда югарырак температуралы оксидлашу температурасына ия. Шуңа күрә, HIPIMS-TiAlN каплавы югары тизлекле кисү коралларында PVD процессы белән әзерләнгән башка капланган коралларга караганда күпкә яхшырак эш күрсәтә.