Магнит фильтрлау технологиясе

Магнит фильтрлау җайланмасының төп теориясе
Плазма нурындагы зур кисәкчәләр өчен магнит фильтрлау җайланмасының фильтрлау механизмы түбәндәгечә:
Плазма һәм зур кисәкчәләр арасындагы заряд һәм заряд-масса нисбәте аермасын кулланып, субстрат һәм катод өслеге арасында "киртә" (буш яки кәкре торба стенасы) урнашкан, ул катод һәм субстрат арасында туры сызык буенча хәрәкәт итүче теләсә нинди кисәкчәләрне блоклый, ә ионнар магнит кыры белән читкә юнәлтелә һәм "киртә" аша субстратка үтә ала.

Магнит фильтрлау җайланмасының эш принцибы

Магнит кырында, Pe<

Pe һәм Pi - электроннар һәм ионнарның Лармор радиуслары, ә a - магнит фильтрының эчке диаметры. Плазмадагы электроннарга Лоренц көче тәэсир итә һәм магнит кыры буенча күчәр буенча әйләнә, ә магнит кыры Лармор радиусындагы ионнар һәм электроннар арасындагы аерма аркасында ионнарның кластерлашуына азрак йогынты ясый. Ләкин, электрон магнит фильтр җайланмасы күчәре буйлап хәрәкәт иткәндә, ул фокусы һәм көчле тискәре электр кыры аркасында әйләнү хәрәкәте өчен күчәр буенча ионнарны җәлеп итәчәк, һәм электрон тизлеге ионнан зуррак, шуңа күрә электрон ионны даими рәвештә алга тарта, ә плазма һәрвакыт квазиэлектрик нейтраль булып кала. Зур кисәкчәләр электрик нейтраль яки бераз тискәре зарядлы, һәм сыйфаты ионнар һәм электроннардан күпкә зуррак, нигездә магнит кыры һәм инерция буенча сызыклы хәрәкәт тәэсир итми, һәм җайланманың эчке стенасы белән бәрелүдән соң фильтрланачак.
Бөгелү магнит кыры кәкрелеге һәм градиент дрейфы һәм ион-электрон бәрелешүләренең берләштерелгән функциясе астында, плазма магнит фильтрлау җайланмасында читкә юнәлтелергә мөмкин. Бүгенге көндә кулланыла торган гомуми теоретик модельләр - Морозов агымы моделе һәм Дэвидсон каты ротор моделе, алар түбәндәге уртак үзенчәлеккә ия: электроннарны катгый спираль рәвешендә хәрәкәтләндерә торган магнит кыры бар.
Магнит фильтрлау җайланмасында плазманың күчәр хәрәкәтен җитәкләүче магнит кырының көче түбәндәгечә булырга тиеш:

Mi, Vo һәм Z - ион массасы, транспорт тизлеге һәм ташылган зарядлар саны. a - магнит фильтрының эчке диаметры, ә e - электрон заряды.
Шунысын да билгеләп үтәргә кирәк, кайбер югарырак энергияле ионнар электрон нуры белән тулысынча бәйләнгән була алмый. Алар магнит фильтрының эчке стенасына барып җитә ала, эчке стенаны уңай потенциалга әйләндерә, бу үз чиратында ионнарның эчке стенага барып җитүен тоткарлый һәм плазма югалтуын киметә.
Бу күренешкә ярашлы, ионнар бәрелешүен тоткарлау һәм максатлы ион ташу нәтиҗәлелеген арттыру өчен магнит фильтр җайланмасы стенасына тиешле уңай басым кулланырга мөмкин.

Магнит фильтрлау җайланмасының классификациясе
(1) Сызыклы структура. Магнит кыры ион нуры агымы өчен юнәлеш булып хезмәт итә, катод тапларының зурлыгын һәм макроскопик кисәкчәләр кластерларының өлешен киметә, шул ук вакытта плазма эчендәге бәрелешләрне көчәйтә, нейтраль кисәкчәләрнең ионнарга әйләнүен стимуллаштыра һәм макроскопик кисәкчәләр кластерлары санын киметә, һәм магнит кыры көче арткан саен зур кисәкчәләр санын тиз киметә. Гадәти күп дугалы ион каплау ысулы белән чагыштырганда, бу структуралаштырылган җайланма башка ысуллар аркасында килеп чыккан нәтиҗәлелекнең сизелерлек кимүен җиңә һәм зур кисәкчәләр санын якынча 60% ка киметеп, пленка утырту тизлеген даими тәэмин итә ала.
(2) Кәкре типтагы структура. Структура төрле формада булса да, төп принцип бер үк. Плазма магнит кыры һәм электр кырының берләштерелгән функциясе астында хәрәкәт итә, һәм магнит кыры магнит көч сызыклары юнәлешендә хәрәкәтне читкә юнәлтмичә плазманы чикләү һәм контрольдә тоту өчен кулланыла. Ә зарядланмаган кисәкчәләр сызык буенча хәрәкәт итәчәк һәм аерылачак. Бу структура җайланмасы белән әзерләнгән пленкалар югары катылыкка, түбән өслек тигезсезлегенә, яхшы тыгызлыкка, бердәм бөртек зурлыгына һәм көчле пленка нигезенә ябышуга ия. XPS анализы күрсәткәнчә, бу типтагы җайланма белән капланган ta-C пленкаларының өслек катылыгы 56 ГПа га җитә ала, шуңа күрә кәкре структура җайланмасы зур кисәкчәләрне бетерү өчен иң киң кулланыла торган һәм нәтиҗәле ысул булып тора, ләкин максатлы ионнарны ташу нәтиҗәлелеген тагын да яхшыртырга кирәк. 90° бөгелешле магнит фильтрлау җайланмасы иң киң кулланыла торган кәкре структура җайланмаларының берсе. Ta-C пленкаларының өслек профиле буенча үткәрелгән экспериментлар күрсәткәнчә, 360° бөгелүче магнит фильтрлау җайланмасының өслек профиле 90° бөгелүче магнит фильтрлау җайланмасы белән чагыштырганда күп үзгәрми, шуңа күрә зур кисәкчәләр өчен 90° бөгелүче магнит фильтрлау эффектына нигездә ирешергә мөмкин. 90° бөгелүче магнит фильтрлау җайланмасы, нигездә, ике төрле структурага ия: берсе - вакуум камерасына урнаштырылган бөгелүче соленоид, икенчесе - вакуум камерасыннан тышка урнаштырылган, һәм алар арасындагы аерма бары тик структурада гына. 90° бөгелүче магнит фильтрлау җайланмасының эш басымы 10-2Па тирәсе, һәм ул киң кулланылышларда, мәсәлән, каплау нитриды, оксид, аморф углерод, ярымүткәргеч пленка һәм металл яки металл булмаган пленкада кулланылырга мөмкин.

Магнит фильтрлау җайланмасының нәтиҗәлелеге
Зур кисәкчәләрнең барысы да стена белән өзлексез бәрелүләрдә кинетик энергиясен югалта алмаганлыктан, билгеле бер сандагы зур кисәкчәләр торба чыгу урыны аша субстратка барып җитәчәк. Шуңа күрә, озын һәм тар магнит фильтрлау җайланмасы зур кисәкчәләрне фильтрлау нәтиҗәлелеген югарырак күрсәтә, ләкин бу вакытта ул максат ионнарының югалуын арттырачак һәм шул ук вакытта структураның катлаулылыгын арттырачак. Шуңа күрә, магнит фильтрлау җайланмасының зур кисәкчәләрне бик яхшы чыгаруын һәм ион ташуның югары нәтиҗәлелеген тәэмин итү күп дугалы ион каплау технологиясенең югары нәтиҗәле юка пленкалар урнаштыруда киң кулланылыш перспективасына ия булуы өчен кирәкле алшарт булып тора. Магнит фильтрлау җайланмасының эшләвенә магнит кыры көче, бөгелү көчәнеше, механик блокатор диафрагмасы, дуга чыганагы тогы һәм зарядланган кисәкчәләрнең төшү почмагы тәэсир итә. Магнит фильтрлау җайланмасының акылга сыярлык параметрларын билгеләү аша зур кисәкчәләрнең фильтрлау эффектын һәм максатның ион күчерү нәтиҗәлелеген нәтиҗәле рәвештә яхшыртырга мөмкин.