Glødudladning med plasma

Glødudladning med plasma

IKS PVD, kontakt os nu, iks.pvd @ foxmail.com. For at få flere oplysninger om PVD vakuumbelægningsudstyr.

1. Glødudladning

Det fysiske fænomen, at gas er nedbrudt og udfører elektricitet under virkningen af elektrisk felt, kaldes som regel gasudladning. Gasudladning har "glødudladning" og "bueudladning" to former. Glødudladning er opdelt i "normal glødudladning" og "abnorm glødudladning", de er det grundlæggende led i plasmagenerering i magnetronsputteringbelægningsprocessen.

Glødudladning (eller unormal glødudladning) kan genereres ved hjælp af likestrøm eller pulsstrømsstrømstyrke gennem gasudladning eller ved vekselstrøm (rektangulær bølge-bipolar puls hvis strøm, sinusbølge, om og RF) målstyrke gennem gasudladning i et vakuum kammer.

Under gasudladning vil forskellige faktorer som arbejdsgas, tryk, strømtæthed, fordeling og højde af elektrisk felt- og magnetfeltintensitet, forskellige materialer, former og positionskarakteristika for elektroder påvirke udløbets proces og egenskaber såvel som egenskaberne og farver af strålingslys under afladning.

(1) DC glødudladning

1) tilføj dc spænding mellem anode og katode, hulrumsgas i de resterende elektroner og ioner under virkningen af det elektriske felt til retningsbevægelse, så strømmen fra nul øges;

2) Når spændingen mellem polerne er stor nok, kan alle ladede ioner nå deres respektive elektroder, så strømmen når en vis maksimal værdi (det vil sige mætningsværdi);

3) Fortsæt med at øge spændingen, hvilket resulterer i stigningen i ladede ioner, udledningstrømmen stiger tilsvarende; Når udladningsspændingen mellem elektroder er større end en bestemt kritisk værdi (tændingsinitieringsspænding), vil udløbsstrømmen pludselig stige hurtigt, og spændingen mellem anode og katode vil falde kraftigt og opretholde en lav stabil værdi. Arbejdsgassen brydes igennem, ioniseres og genererer plasma og selvbærende glødudladning, som er den grundlæggende proces med "townsend discharge", også kendt som mindre strøm normal glødudladning.

4) katoden i det magnetiske kontrolmål er forbundet til målforsyningens negative pol, anoden er forbundet til målforsyningens positive pol, indtast den normale forstøvning, skal være i gasudladningsvolumen-ampere karakteristisk kurve "unormal glødudladning sektion "operation. Karakteristikken er, at forstøvningsstrømmen skal stige langsomt og synkront med forøgelsen af arbejdsspændingen for magnetronmåloutputen fra strømforsyningen.

(2) Pulserende DC glødudladning

Gasudladningen af en enkelt puls af puls eller sinusformet halvvåg mellemfrekvensmålt strømforsyning bør være i overensstemmelse med den unormale glødudladningsafdeling og ændringsloven i den foregående del af DC-udladnings volt-ampere karakteristisk kurve. Det kan betragtes som gentagelse af den volt-ampere, der er karakteristisk for gasudladning i udledningen af en enkelt puls. Den pulserende DC-strømforsyning sputterer i pulseringsperioden og nedbryder naturligt i pulsgabet (på grund af høj frekvens er det vanskeligt at skelne af det blotte øje).

Efter sprængningsmålets gnistudladning, når gentagelsesfrekvensen af udgangspulsen af strømforsyningen er høj nok, da de ledende ioner i vakuumhulrummet ikke er fuldstændigt neutraliseret, vil reilluminationsspændingen af den anden (senere) gentagne puls er tæt på eller det samme som spændingsmålets arbejdsspænding. Når strømforsyningsudgangspulsrepetitionsfrekvensen er meget lav (for eksempel et par hundrede Hz) eller lysningstid er for lang (mere end mere end 100 ms), forstøvningsmål efter glødudladning som et resultat af den ledende ion i vakuumkammer er grundlæggende neutraliseret, den anden (efter) gentager recalescenspuls spændingen for at genoprette til en højere værdi og tændingen af fai, når højspændingen er tæt på eller den samme.

2. Plasma

(1) plasma i vakuum magnetron sputtering belægningsteknologi, er generelt dannet af virkningen af elektrisk felt gennem udledning af arbejdsgas. Atomerne, der udgør molekylet, får nok kinetisk energi til at begynde at adskille fra hinanden, og atomets ydre elektroner bryder fri fra kernen og bliver fri elektroner, og de atomer, der taber elektroner, bliver positive ioner. Denne proces kaldes ionisering. Plasma er en slags ioniseret gas, som er en samling ioner, elektroner og høj-energi atomer. Positive ioner og elektroner vises altid i par, det samlede antal er stort set ens, hele er kvasi-neutralt, det er en slags ioniseret tilstand sammensat af ladede partikler, kaldet fjerde tilstand af materie - plasma.

(2) på gasudladningsdannende plasmaspænding eller elektrisk felt sammen med ledende ioner, partikler, elektroner og anden bevægelse i plasmaet vil strømme strøm, dette er ledningsevnen af plasmaet

(3) i processen med gasaflejring ioniseres arbejdsgassen og metalatomerne af målmaterialet af højenergi-elektroner i plasma sammensat af elektroner, gasioner, metalioner og andre ledende partikler.

3. Komposit af gas og målioner

(1) elektronen produceret ved gasionisering efter flere kollisioner, nedsat energi gradvist, gradvist væk fra måloverfladen; Nogle af dem falder på vakuumkammervæggen (dvs. måleffektanoden) med meget lav energi. Den anden del er forøget med de positive ioner af gassen eller metalet, som migrerer og passerer gennem plasmaområdet for at danne neutrale molekyler. Forsinkelsen af sådanne ladede partikler kaldes også "deionisering".

(2) ionisering af arbejdsgassen og ioniseringen af målmaterialet; Rekombinationen af positive ioner og elektroner med positive og negative ladede partikler gør plasmaet i vakuumhulrummet i den dynamiske balance af ionisering, ionisering og rekombination (deionisering), som forekommer kontinuerligt ovenfor.

4. Luminescens af exciterede atomer

(1) mange normale atomer i elektronen absorberes af kollisionen af den indfaldende elektronenergi, atomet fra lavenerginiveauet til det høje energiniveau bliver spændte atomer. Spændte atomer er ustabile, og vil udlede energien inden for 10-7 ~ 10-8s. Når de vender tilbage til tilstanden med lav energi, vil de udsende fotoner og frigive den overskydende energi i form af luminescens. I løbet af vakuummagnetronpruttering kan vi se luminescensfænomenet af målatomer og gasatomer.

(2) efter at målatomer og gasatomer har opnået energi, bliver forstøvning på målfladen færdiggjort samtidig med dannelsen af udladningsglød og blænde; Farven og dybden af karakteristisk lys, der udsendes ved gasudladning, er relateret til typen af arbejdsgas og målatom, tryk og udladningsstrøm. Farven og dybden af udladningsglødning og blænde varierer i et vist omfang afhængigt af det aktuelle eller arbejdstryktrykket. Såsom:

Argongasudladning til lavendelblåt lys;

Kvælstofudladning til lyserød lys farve;

Helium udledning til gul til orange;

Neonudladning til mørk rød til orange;

Kryptongasudladning til hvid eller grå, lavtryksgrøn;

Xenonudladning til blå hvid eller blå grå.

(3) gasudladningsegenskaber af farven på lys- og katodeforstøvningsmålmateriale. Såsom:

Argonioniseringsudladning, kobbermålatomer sputterer ud, udsender grøn floodlight;

Argonioniseringsudladning, aluminiummålatomer spytter ud, udsender blåt og hvidt projektørlys;

Argonioniseringsudladning, titan-targetatomer sputterer ud, udsender blåt oversvømmelseslys;

Argonioniseringsudladning, nikkelmålatomer sputterer ud for at udstråle lysegult lyserødt projektørlys;

Argonioniseringsudladning, krommålatomer sputterer ud for at udstråle lysegrøn floodlight;

Argonionisering afladning, titanmål gennem kvælstofreaktionsaflejring til fremstilling af titanitrid, fuchsia flash;

Argon-ioniseringsafladning, siliciummål gennem kvælstofreaktionsaflejring til dannelse af siliciumnitrid til lyserødt (fersken) farveflodlys.

(4) i processen med magnetron sputtering belægningsproces test, magnetron mål før en bestemt farve af den karakteristiske flash, at eksistensen af målmaterialeionerne, den karakteristiske flash-lysstyrke og intensitet kan indirekte reflektere det relative antal af målmaterialens ioner sputtering ud. Farveforskellen mellem gasudladnings luminescens før magnetronmål er ofte taget som et af de vigtige kriterier for, om en målion sputteres eller ej.