Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, МЕТАЛЛУРГИЯ

Сильноточное импульсное магнетронное распыление металлов в аргоне.

irina_k200 168 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 14 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 08.10.2020
Целью данного курсового проекта является определение влияния параметров электрического импульса на характеристики процесса сильноточного распыления металлов в аргоне (на примере хрома).
Введение

Исследование параметров ускоренных заряженных частиц с веществом является важной частью при реализации многих технологических процессов при получении новых материалов и модифицировании уже существующих. В данном курсовом проекте будут рассмотрены взаимодействия электронов и ионов с веществом, а также построены и проанализированы такие зависимости как: распределение ионизационных потерь энергии электронов, зависимость проективного пробега от начальной энергии иона имплантированной примеси по глубине подложки и пространственное распределения потерь энергий.
Список литературы

1. Духопельников Д.В. Магнетронные распылительные системы: устройство, принципы работы, применение – Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 54 с. 2. Thornton, J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings / J.A. Thornton // Journal of Vacuum Science and Technology. – 1974. – v. 11. – p. 666–670. 3. Solovyev, A.A. Properties of ultra-thin Cu films grown by high power pulsed magnetron sputtering / A.A. Solovyev, V.A. Semenov, V.O. Oskirko, K.V. Oskomov, A.N. Zakharov, S.V. Rabotkin // Thin Solid Films. – 2017. – v. 631. – p. 72–79. 4. Anders, A. Deposition rates of high power impulse magnetron sputtering: Physics and economics / A. Anders // Journal of Vacuum Science & Technology. – 2010. – v. 28. – p. 783–790. 5. Capek, J. Deposition rate enhancement in HiPIMS without compromising the ionized fraction of the deposition flux / J. Capek, M. Hala, O. Zabeida, J.E. Klemberg-Sapieha, L. Martinu. // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2013. – v. 46. – № 205205. 6. Sidelev, D.V. High-rate magnetron sputtering with hot target / D.V. Sidelev, G.A. Bleykher, V.P. Krivobokov, Z. Koishybayeva // Surface and Coatings Technology. – 2016. – v. 308. – p. 168–173. 7. Юрьева, А.В. Магнетронное осаждение покрытий с испарением мишени / А.В. Юрьева, Г.А. Блейхер, В.П. Кривобоков // Журнал технической физики. –2015. – т. 85 – вып. 12. – с. 56–61. 8. Sidelev, D.V. Evaporation factor in productivity increase of hot target magnetron sputtering systems / G.A. Bleykher, A.O. Borduleva, V.P. Krivobokov, D.V. Sidelev // Vacuum. – 2016. – v. 132. – p. 62–69. 9. Карпенко Г. Д., Рубинштейн В. Л. Современные методы генерации осаждаемого вещества при нанесении тонкопленочных покрытий в вакууме. Минск: БелНИИНТИ, 1990 - 36 с. 10. Кудинов В. В., Бобров Г. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. - М.: «Металлургия», 1992 - 431 с.
Отрывок из работы

Литературный обзор 1. Магнетронная распылительная система: принципы ее работы, конструкции, преимущества и недостатки, применение. На рис. 1. представлена схема магнетронного диода в дисковом исполнении. Он состоит из мишени, материал которой распыляется, магнитной системы (система постоянных магнитов и магнитопровод), анода и системы охлаждения. Рисунок 1. Магнетронный диод: 1 – катод, 2 – магнитопровод, 3 – магнит, 4 – анод, 5 – электростатический экран, 6 – штуцера для подачи воды [1]. При подаче разности потенциалов (~0,3-1 кэВ) на катод и анод возникает электрическое поле, вызывающее эмиссию электронов с поверхности мишени, их ускоренное движение к аноду и ионизацию атомов в разрядном промежутке. Распределение электрического поля вдоль разрядного промежутка неоднородно. Выделяют три характерные области (рис. 2). Рисунок 2. Распределение напряжённости электрического поля E [1]. Катодный слой находится непосредственно вблизи мишени, в этом промежутке напряжённость электрического поля (E) снижается на 80-90%. Здесь ток разряда переносится ионами, они получают большую часть своей кинетической энергии. Область частично замагниченной плазмы располагается между катодным и анодным слоями. Ионизация атомов рабочего газа происходит преимущественно в этом промежутке, а напряжённость электрического поля здесь мала. В анодном слое ток разряда обеспечивается электронами, он не влияет на параметры разряда. Арочное магнитное поле над поверхностью катода образует «ловушку» для электронов, тем самым существенно удлиняя траекторию их движения и локализуя процесс ионизации атомов рабочего газа у поверхности мишени. Это позволяет поддерживать газовый разряд при относительно низком рабочем давлении (0,1-1 Па) и обеспечивать его высокую плотность мощности. Положительно заряженные ионы ускоряются в сторону мишени, набирая при этом значительную энергию (до 1 кэВ), и бомбардируют её. Ускоренные ионы, падая на поверхность мишени, испытывают упругие и неупругие столкновения с атомами решётки. В результате частица, лежащая на поверхности, может получить импульс, направленный в сторону подложки. Если энергия, переданная ей, выше порогового значения энергии связи для данного материала мишени, то атом покидает поверхность. Учитывая то, что мишень бомбардируется ионами с энергиями 0,3-1 кэВ, а коэффициент распыления большинства металлов составляет от 1 до 5, то на распыление тратится лишь незначительная доля энергии падающих ионов, а остальная её часть рассеивается, вызывая нагрев мишени. В качестве мишеней обычно используются поликристаллические материалы. Атомы, достигшие подложки, мигрируют по её поверхности. Это обеспечивает повышение адгезионно-прочностных характеристик покрытий по сравнению с покрытиями, полученными с помощью резистивного испарения, где энергия частиц не превышает 0,3 эВ. Наличие ионной компоненты в конденсирующемся потоке, а также подача потенциала смещения на подложку позволяют в какой-то мере управлять энергетикой процесса осаждения тонких плёнок при магнетронном распылении. Это даёт возможность влиять на процесс их роста и функциональные свойства. В настоящее время магнетронные распылительные системы является одним из наиболее универсальных инструментов для модифицирования поверхности твёрдых тел. Они широко применяются для задач по нанесению износостойких, электротехнических, оптических, коррозионностойких и других типов плёнок. Причём с их помощью получают как очень тонкие плёнки (~1-10 нм), так и достаточно толстые покрытия (более 10 мкм) [2,3]. Магнетронные диоды обладают недостатками, которые необходимо указать: 1. Низкая энергоэффективность процесса распыления. На один падающий ион с энергий 500 эВ приходится не более 1-2 распылённых атомов. 2. Магнетронное распыление обладает более низкой скоростью осаждения плёнок в сравнении с технологиями испарения. Производительность МРС ограничена использованием только механизма распыления для эрозии мишени. 3. Невысокая эффективность использования материала мишени из-за арочной формы магнитного поля над её поверхностью. 4. Нестабильность реактивных процессов. Вышеописанные проблемы заметно ограничивают применение МРС. Однако их потенциал весьма значителен на фоне конкурентных методов (резистивного и дугового испарения, катодного распыления). Метод резистивного нанесения тонкопленочных покрытий в вакууме, особенностями которого являются техническая простота, удобство контроля и регулирования режимов работы испарителя и возможность получения покрытий различного химического состава. К числу основных недостатков метода следует отнести отсутствие заметной ионизации паров испаряемого материала, трудности управления основными параметрами потока, высокую инерционность испарителей. При вакуумном дуговом способе нанесения тонких пленок металлов и их соединений генерация потока вещества, составляющего основу покрытия, осуществляется за счет эрозии электродов электрической дугой. Данный метод особенно эффективен при генерации плазм тугоплавких металлов. При осуществлении процесса плавления-вымывания жидкой пленки с боковой поверхности эрозионного кратера разлет капель должен происходить в основном под малым углом к поверхности катода. Между тем в покрытиях, как правило, фиксируются капли, разлетающиеся в направлении нормали к поверхности катода. Их образование связано с процессами объемного парообразования (пузырькового кипения) в катодном пятне. Катодное распыление - одна из разновидностей распыления ионной бомбардировкой. Наблюдается выброс с мишени крупных частиц и осаждение тонкой, однородной по толщине плёнки становится невозможным [9]. 2. Сильноточное распыление: параметры импульса, физика процесса, преимущества и недостатки метода. В развитии источников питания магнетронных диодов стало создание сильноточных (мощных) импульсных систем, способные создавать более плотную плазму (1020 м-3 ) в разрядном промежутке по сравнению с диодами на постоянном токе (1014 м-3 ) из-за применения конденсаторной батареи увеличенной ёмкости. Сильноточные магнетроны позволяют сформировать плазму с высокой импульсной мощностью (до 10-100 кВт) при поддержании средней мощности на уровне 2-5 кВт. Для предотвращения нагрева мишени такие системы формируют импульсы с низким коэффициентом заполнения (1-10%).
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Металлургия, 27 страниц
324 руб.
Курсовая работа, Металлургия, 47 страниц
564 руб.
Курсовая работа, Металлургия, 21 страница
252 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg