Тлеющий разряд



Pdf көрінісі
бет9/15
Дата01.12.2022
өлшемі0,69 Mb.
#160807
түріАвтореферат
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15
Байланысты:
Bolbukov-avtoreferat FIN(1)

p
= 0,4 Па и токе ка-
тода 
I
к
= 1 А. Штриховая кривая 
1
дает распределение скорости v распыления мишени. 
Для определения v к мишени крепились титановые полосы с масками, а величину v по-
лучали делением высоты ступеньки между закрытой маской и открытой поверхностями 
полосы на время распыления. 
Как и плотность тока 
j
i
, скорость v максимальна на оси и уменьшается на краю 
мишени на 15%. Доля 

ионов, экстрагируемых из плазмы 
10
на мишень 
1
, составляет 
12%. Коэффициент распыления титана ионами аргона с энергией 1 кэВ равен единице, и 
Рис. 5. Схема источника. 1 – мишень; 2 – полый 
катод; 3 – подача воды; 4 – держатель; 
5 – магнит; 6, 8, 12, 23 – источники питания; 
7 – анод; 9, 13 – ионы; 10 – плазменный эмиттер; 
11 – сетка; 14 – молекула газа; 15 – быстрая 
молекула; 16 – подложка; 17 – камера; 
18 – резистор; 19 – медленный ион; 
20 – вторичная плазма; 21 – зонд; 
22 – атомы металла 
Рис. 6. Радиальные распределения
плотности тока на зонд j
i
 (сплошные
кривые) и скорости распыления
мишени 
v
 (штриховые кривые) 
 


12 
при равных плотностях тока ионов на мишень и на сетку плотность потока на подложку 
16
атомов металла 
22
меньше, чем быстрых атомов аргона 
15
. При энергии последних 
свыше 500 эВ они распыляют весь осаждаемый на подложке металл. С увеличением 
U
м
от 1 до 3 кВ скорость распыления в центре мишени возрастает от 1,2 до 3,3 мкм/ч. Уве-
личение отношения плотности потока атомов металла 
j
м
к плотности потока быстрых 
атомов 
j
а
позволяет повысить их энергию и глубину модификации поверхности.
После установки за мишенью 
1
дискового магнита 
5
диаметром 60 мм с макси-
мальной индукцией на поверхности мишени 37 мТл доля 

увеличилась до 25%. Маг-
нитное поле вынуждает осциллирующие внутри полого катода быстрые электроны чаще 
подлетать к мишени и отражаться в слое у ее поверхности. Это повысило концентрацию 
плазмы у дна катода, и при токе катода 
I
к
= 1 А средняя плотность ионного тока на ми-
шень 0.22 А/0.02 м
2
= 11 А/м
2
стала в 2 раза выше, чем на сетку 0.15 А/0.03 м
2
= 5 А/м
2

Кривые 
2
на рис. 6 свидетельствуют о перераспределении плазмы не только по оси, но и 
по радиусу катода. На расстоянии 
r
до центра мишени от 30 до 80 мм скорость распыле-
ния v = 4,5 мкм/ч, а при 
r

30 мм она на 15% меньше. 
 
Для изучения возможности регулировки энергии быстрых молекул газа в источни-
ке с магнитным полем изменением сопротивления 
R
резистора 
18
были получены зави-
симости от ускоряющего напряжения 
U
с
тока в цепи камеры 
I
кам
(рис. 7а) и ускоряюще-
го ионы 
13
потенциала φ
а
анода 
7
(рис. 7б) при токе в цепи сетки 
I
с
= 0,2 А, давлении ар-
гона 0,4 Па и равных потенциалах катода 
2
и мишени 
1
. При 
R
= 4 кОм и 
U
с
= 3 кВ энер-
гия ускоренных ионов 
e
φ
а
= 2,5 кэВ, а ток камеры 
I
кам
почти в 2 раза меньше тока сетки 
I
с
. С уменьшением 
U
с
до 0,5 кВ энергия ионов снижается до 
e
φ
а
= 0,3 кВ, что приводит к 
уменьшению длины перезарядки и отношения
I
кам
/
I
с
от 0,5 до 0,15. С увеличением 
R
до 
160 кОм при 
U
с
= 3 кВ отношение 
I
кам
/
I
с
снижается до 0,08, а с уменьшением 
U
с
до 0,5 
кВ оно при 
R
= 160 кОм снижается до 
I
кам
/
I
с
≈ 0,01.
С уменьшением 
R
до 0,5 кОм электроны из вторичной плазмы 
20
проникают в по-
лый катод, и ток в цепи камеры 
I
кам
возрастает в 4 раза. Энергия 
e
φ
а
бомбардирующих 
подложку 
16
быстрых атомов 
15
уменьшается с увеличением 
R
и при 
R
= 160 кОм в 
диапазоне 
U
с
от 1 до 2,5 кВ не превышает 150 эВ. Однако с уменьшением 
U
с
до 0,7 кВ 
энергия 
e
φ
а
повышается до 400 эВ, а с увеличением 
U
с
до 4 кВ она возрастает до 
e
φ
а
= 1 
кэВ (рис. 7б). Минимальная энергия 
e
φ
а
быстрых атомов аргона 16 даже при макси-
мальном 
R
может с увеличением 
U
м
до 3 кВ превысить 0,5 кэВ, и они будут распылять 
все осаждающиеся на подложке 
17
атомы металла. Чтобы синтезировать покрытия, не-
обходимо либо далее снижать отношение плотности потока быстрых атомов аргона 
j
а
к 
плотности потока атомов металла 
j
м
, либо бомбардировать подложки в импульсно-
периодическом режиме, либо снижать энергию атомов аргона, пропуская через резистор 
18
ток дополнительного источника питания 
23
, как описано в главе 2, что уменьшит 
глубину модификации поверхности. 


13 
Рис. 7. Зависимости от напряжения U
с
 между анодом и сеткой тока в цепи камеры I
кам
 (а) 
и потенциала анода φ
а
 (б) при токе I
с
 = 0,2 А и сопротивлении резистора R = 0,5 (кривые 1), 
1 (2), 2 (3), 4 (4), 10 (5), 20 (6), 40 (7), 80 (8), 160 (9) и 600 кОм (10). 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет