Cu ajutorul tehnologiei de pulverizare cu magnetron se aplică filme subțiri pe substrat, pentru care se utilizează o descărcare diodă în câmpuri încrucișate. Instrumentele utilizate pentru a pune în aplicare această sarcină se numesc sisteme de pulverizare sau magnetroni (care nu trebuie confundate cu dispozitive prin care se generează oscilații în microunde).
descărcare magnetron - o diodă de evacuare a gazelor formate în câmpuri încrucișate, adică în spațiul în volumul de evacuare în care câmpurile magnetice și electrice ortogonale între ele. Liniile câmpurilor magnetice sunt direcționate de-a lungul raționalizării.
Istoria descoperirii
O contribuție neprețuită la studiul evacuărilor magnetronului a fost făcută de fizicianul olandez F. M. Penning. Pe lângă aplicațiile cunoscute ale descărcărilor de magnetron, și anume ca surse de ioni, senzori de măsurare a vidului sau pompe de ioni, el a propus utilizarea unor astfel de particule pentru acoperirea și pulverizarea.
Baza fizică
Dacă luăm în considerare mecanismul de emisie de electroni, DC evacuările magnetron sunt anormale de descărcare de gestiune strălucire. Sub influența bombardamentului ionic și datorită emisiei de ioni de electroni, suprafața catodului este eliberată de electroni. Având în vedere faptul că coeficientul de astfel de emisii reduse suficient, curentul de ioni la catod este mult mai mare decât e. Menținerea echilibrului elementelor încărcate în plasmă se realizează datorită ionizării atomilor de gaz neutri prin electroni. Această reacție se desfășoară într-un spațiu catod întunecat, cu condiția ca particulele să accelereze printr-un câmp electric.
Spre deosebire de descărcarea luminiscentă, atunci când nu se confrunta cu electronii de coliziune accelerată liber de câmpul electric ca nu atâta timp cât lasă un spațiu întunecat catodic (zona catodică potențial picătură), în acest caz, traiectoria mișcării electronilor se va îndoi, datorită prezenței unui câmp magnetic transversal și forța Lorentz. Dacă câmpul magnetic are o valoare suficientă, electronii se vor întoarce la catod cu aproape zero energie și vor începe din nou mișcarea accelerată sub influența câmpului electric. Traiectoria este o mișcare cicloida, adică electroni va deriva de-a lungul suprafeței catodului, se deplasează într-o direcție perpendiculară atât câmpurile magnetice și electrice. Electronul este prins, care poate apărea numai atunci când are loc o coliziune cu alte particule. În acest caz, traiectoria sa se va schimba și va fi situată puțin mai departe de catod.
Această mișcare continuă până când câmpurile magnetice - datorate îndepărtării de la polii simetric localizați ai sistemului magnetic, și câmpul electric - datorită așa-numitei "screening-uri de plasmă", slăbesc. Prezența unei capcane crește substanțial eficiența ionizării cu ajutorul electronilor emise, ceea ce face posibilă obținerea unui curent ionic de înaltă densitate și o viteză mare de pulverizare la un nivel relativ scăzut de presiune de aproximativ 0,1 Pa sau mai mic. Pentru ca această capcană să funcționeze cât mai eficient posibil, este necesar să se excludă posibilitatea de scurgere de electroni către anod, pe măsură ce se deplasează pe liniile de forță ale câmpurilor magnetice, iar traiectoria de derivație trebuie să fie închisă.
Caracteristici tehnologice
Semnificația tehnologică a tehnologiei de pulverizare a magnetronului este aceea că ionii care bombardează suprafața țintei (catodului) îl spută. Acest efect este baza tehnica magnetron gravură, și prin faptul că, fiind depus pe un substrat, obiectivul pulverizat de material capabil să formeze o peliculă groasă, magnetron sputtering a câștigat utilizarea pe scară largă în prezent.
Sputtering țintă
Momentul impulsului este transferat materialului în coliziunea ionilor încărcați cu suprafața țintei. Ionii incidente provoacă o cascadă de coliziuni după pulsul vine direct la un atom care este localizat la suprafață, detașat de țintă și se transformă pe substrat. Numărul mediu de atomi ejectat un ioni incident de argon, numite în mod obișnuit eficiența procesului în funcție de energia și masa de ioni, unghiul de incidență, energia atomilor și masa materialului se evapora. Dacă materialul are o latură de cristal, eficiența depinde și de locația sa.
Particulele care părăsesc suprafața țintă sunt depuse pe substrat sub forma unei pelicule, unele dintre ele fiind împrăștiate pe moleculele de gaz rezidual sau depuse pe pereții camerei de vid.
Sputtering de metale și aliaje
Stropirea metalelor și a aliajelor este efectuată într-un mediu de gaze inerte, de obicei argon. Principala diferență între pulverizarea magnetronului și metoda evaporării termice este absența necesității de fracționare a țintelor având o compoziție complexă (aliaje).
Pulverizare reactivă
Pentru depunerea nitridiilor, a oxizilor și a altor compuși complexi se utilizează tehnologia de pulverizare magnetron reactivă. La argon, care este un gaz care formează plasmă, se adaugă un gaz reactiv, cel mai adesea utilizat ca azot sau oxigen. Disocierea descărcare în plasmă magnetron a gazului reactiv și eliberarea de radicali liberi activi care reacționează cu atomii de împroșcare sunt depuse pe substrat, și formarea unui compus chimic.
Trimiteți-le prietenilor: