Получаване на филми от катодното разпрашване

Наименование на работа: филмите, получени чрез катодна разпрашване

Тема площ: Физика

Описание: Проучване разпрашаване доведе до широко използване на този феномен да се създаде много чисти повърхности на всички видове тънки слоеве от метали и сплави, полупроводници и диелектрици за ецване гореспоменатите материали, много от които са податливи на ецване чрез други методи. Ето защо, в тъмно пространство kruksovom таксата за положителен пространство се генерира, която води до преразпределение на потенциала по тръбата и се покачва към катода потенциални водопада. От гледна точка на физиката изпълнението е най-важното.

Размер на файла: 107.5 KB

изтеглен на работа: 32 души.

Лабораторни упражнения №2

Филмите, получени чрез катодна разпрашване

Виж процеса на производство на тънки метални филми чрез катодна мишена за разпрашаване.

Разпрашаване нарича освобождаване унищожаване катод газ под влиянието на бомбардиране на положителни йони.

Проучване разпрашаване доведе до широко използване на този феномен да се създаде много чисти повърхности на всички видове тънки слоеве от метали и сплави, полупроводници и диелектрици, за ецване гореспоменатите материали, много от които не могат да бъдат гравирани чрез други методи. Понякога по-нататък диод разпрашване # 151; в зависимост от броя на електродите.

Схема на инсталацията, показана на фигура 1 месец януари.

Фигура 1. Устройство за нанасяне на покритие чрез катодно разпрашване покритие:

1 # 150; вакуумна камера;

3 # 150; заземен щит;

6 # 150; заземен анод;

7 # 150; субстрат нагревател.

Методът е както следва. Вакуумната камера съдържа анод и катод се вакуумира до налягане от 10 Pa -4, и след това произвежда corbelling инертен газ (обикновено Аг при налягане от 1 Ра). За запалване на изхвърлянето на светлина между катода и анода прилага напрежение от 1-10 кВ. Формата зависи от постоянното освобождаване от отговорност

• стойности на налягането на газ
• дължината на празнината на освобождаване,
• геометрия електрод,
• приложеното напрежение
• придвижва текущите плътност.

В възникват относително ниски плътности на тока между електродите на тлеещ разряд се нарича. С други настоящи и налягането на настройките може да възникне разряди, наречен лавина и дъга.

Положителните йони на инертен газ, който източник е плазма тлеещ разряд, се ускоряват в електрическото поле и бомбардират катода, което води до неговата пулверизиране. Разпръснати атома достигат до субстрата и се отлагат като тънък филм 2.

При атмосферно налягане, ток между анода и катода се случи. Ако понижаване на налягането в тръбата, след това при около 5.3 кРа (40 mm Hg. V.) Изхвърлянето под формата на тънък светлинен намотка кабел свързване на анода към катода. Както налягане понижаване кабел и сгъстява при около 600 Ра (5 mm Hg. V.) изпълва цялото напречно сечение на тръбата # 151; с тлеещ разряд е установен.

ниво Tleyuschny - независим електрически разряд в газ при поток от 10 -6 # 151 1А като harakgernuyu структура под формата на редуващи се участъци от различни светлинни цветове и вариране на интензивността на луминесценция. Основните му части са показани на фиг. 2. произхода на тези секции се обяснява характеристики на елементарните процеси на йонизация и възбуждане на атоми и молекули.

В региона на катод луминисцентна се нарича катод луминесценция или светлинен катод филм. Между катода и светлинен Филмът е astonovo тъмно пространство.

От другата страна на катод светлинен Филмът е тъмно катод пространство (kruksovo тъмно пространство), което се характеризира с най-голям потенциал за промяна.

Това е последвано от една област на отрицателен луминесценция (блясък луминисценция).

Всички слоеве, оформени горе катодната част от изпълнението на блясък. за които има тъмни, с неясни ръбове замъглено площ на Фарадей тъмно пространство.

В останалата част на региона, докато в непосредствена близост до анода се нарича положителен колона.

Като понижава налягането на частта на катода и Фарадей тъмно пространство разряд се разширява, и положителния полюс се съкращава. При налягане от около 133 Ра (1 mm Hg. V.) положителния полюс се разделя на поредица от редуващи тъмни и светли извити слоеве # 151; бразди.

Фигура 2. Външен вид (а) и параметрите на разпространение в изпълнението на светлина (б-д) при относително ниско налягане:

1. катод,
2. astonovo тъмно пространство,
3. катод сияние
4. катод (kruksovo) тъмно пространство,
5. катод (негативен, тлеене) светят,
6. faradeovo тъмно пространство,
7. положителната колона
8. анод сияние
9. анод тъмно пространство,
10. анод;

б) разпределение на интензитета на излъчването по дължината на тръбата за освобождаване;

в) потенциал разпределение по дължината на тръбата за освобождаване;

г) разпределение на интензитета на полето по дължината на тръбата за освобождаване,

г) йон (I) и д (II) изпълнение токове по дължината на тръбата

Процесите, необходими за поддържане на изхвърлянето сияние да се появят в своята катод страна. Останалата част от изпълнението не са от съществено значение, те дори може да се пропусне (с малко разстояние между електродите или при ниско налягане).

Два са основните процеси. това

1. емисии на електрони от катода, поради бомбардиране от положителни йони,
2. електронен удар йонизация на газови молекули.

Положителните йони се ускоряват от потенциален спад на катод бомбардират катода и прати електрони от тях. Вторични електрони, излъчени от катода при ниска скорост. В astonovom тъмно пространство се ускоряват от електрическо поле. Като придобити достатъчно енергия, електрони започват да се възбуди молекулите газ, в резултат на което тънък светлинен слой наречен катод светлинен филма.

Електроните прелитане без да сблъсъци с kruksova тъмно пространство, имат висока енергия, така че те са по-йонизирани молекули, отколкото вълнуват. По този начин, интензивността на емисиите газ намалява, но в тъмно място образува kruksovom много електрони и положителни йони. Получените йони първоначално имат много ниска скорост. Затова kruksovom тъмно пространство създаден положителен заряд пространство, което води до преразпределение на потенциала по тръбата и се покачва към катода потенциални водопада.

Електроните, причинени от йонизация в kruksovom тъмно място, заедно с оригиналните електроните проникват в региона на луминисценцията, който се характеризира с висока концентрация на електрони и положителни йони и общото пространство заряд близо до нула (плазма). Ето защо, на напрегнатостта на полето е много ниска # 151; поле не увеличава електрони и йони. Поради високата концентрация на йони и електрони в луминисценцията е интензивен процес на рекомбинация придружен от емисиите на енергия, отделяща се при това. По този начин, има тлеещи блясък на най-вече рекомбинация луминесценция.

От областта на блясък луминисценция в Фарадей тъмно пространство електрони и положителни йони проникват поради дифузия (на границата между тези области не е област, но има голяма концентрация градиент на електрони и йони). Благодарение на по-ниска концентрация на зарежда вероятност частици рекомбинация в Фарадей тъмно пространство намалява силно. Ето защо, Фарадей пространство и е тъмно.

Най-Фарадей тъмно пространство вече е достъпна област. Включете се в тази област, електрони постепенно натрупване на енергия, така че в края на краищата има необходимите условия за съществуването на плазма.

Положителен полюс е плазмен разряд газ. Той играе ролята на проводник, свързващ анода към катода част от изпълнението.

Ако постепенно намаляване на разстоянието между електродите, катодната част на изпълнението остава непроменена, дължината на положителен Колоната се намалява, докато тази колона не изчезва напълно. Впоследствие изчезва Фарадей тъмно пространство и продължителността на излъчването на светлина започва да намалява, граничната позиция на тази светлина с kruksovym тъмно пространство остава непроменен. Когато разстоянието до анода на границата е много малък, изпълнението се прекратява.

Чрез понижаване на налягането на изхвърлянето на катода се нарастващ дял на пространството между електродите. При достатъчно ниско налягане kruksovo тъмно пространство rasprostranyaetsya- почти цялата клетка. Луминисценцията на газа в този случай не се вижда, но стените на тръбите започват да светят зелено флуоресцентно Повечето електрони изхвърлени от катода и ускорено катод потенциал спад, се понесе без сблъсъци на газовите молекули с стените на тръбата и да ги удря, причинява луминесценция. По исторически причини, потокът от електрони, излъчени от катода на тръбата за освобождаване от отговорност на много ниски налягания, наречена катодните лъчи. Glow, причинена от бомбардиране с бързи електрони, наречен cathodoluminescence.

От гледна точка на физиката изпълнението е най-важната област на катод тъмно пространство. йонизация процеси в катод тъмно пространство са от решаващо значение за освобождаване от отговорност за поддръжката. Почти всички се прилага за напрежение празнина разряда на тъмен катод пространство, както и в тази област на електроните и положително заредени йони достигат най-високите си скорости.

В други части на разликата в течение, електрони и йони не се движат под влиянието на електрическо поле, и чрез дифузия. Положителен полюс всъщност функционира като проводник между анода и региона на отрицателна светлина.

Йоните достигат поради дифузия на границата на катод тъмно пространство, тя бързо ускорени и да повлияят върху катода.

Ширината на катод тъмно пространство е обратно пропорционална на налягането на газа. Това е така, защото широчината на региона по освобождаване от отговорност съответства на определен брой сблъсъци на електрона при преминаването през пространството. Броят на сблъсък е обратно пропорционална на средната свободен пътя на молекулите и следователно стойността на налягането.

Продуктът на ширината на катод тъмно пространство и налягането при равни други условия е постоянна за всеки газ.

Енергията на йони, удрящи катода зависи от стойността на пада на напрежение в целия катод тъмно пространство и ширината на последния.

Ion бомбардиране катод причинява два ефекта:

• разпрашване
• емисия на електрони от катода.

емисии Electron е необходим за поддържане на изхвърлянето на сияние.

Ефективността на катодно разпрашване катодно разпрашване се характеризира с коефициент, който е равен на броя на атоми разпрашават под действието на един йон.

Ако напрежението освобождаване е в близост до оригинала (разпадането), след това в този случай повърхността на блясъка на катода е пропорционално на тока и промяна на сумата на текущия плътността на тока остава постоянна, както и стойността на напрежението между електродите. Това освобождаване от отговорност се нарича нормален тлеещ разряд.

Чрез увеличаване на разряден ток, цялата повърхност на катода е покрита с флуоресцентен и ток започва да зависи от приложеното напрежение. В този случай, освобождаването от отговорност се нарича ненормално тлеещ разряд.

В нормалното изпълнение сияние разпрашване процент е нисък. За да се повиши ефективността на катодно разпрашване е необходимо да се увеличи йон енергия и броя на йоните удрящи върху катода за единица време. Това може да се постигне провеждане разпрашване в ненормално тлеещ разряд.

Има няколко теории за да обясни феномена на разпрашване. От тях най-пълната и добре обяснено от експерименталните данни е теорията на импулса, разработен от Венера. Според тази теория, йоните удрят катода, не може да се отдели атоми от повърхността, и единствената причина в техните люлки. Тези вибрации се предават по-ефективно в посока от най-гъсто опаковани редове на атомната кристална решетка, включително по посока на повърхността на катода. Следователно повърхност атом може да получи достатъчно енергия да се отделят от повърхността и се оставя на катода.

За монокристални цели метални разпределение на атомни ъгли на емисиите настъпва предимно в няколко кристалографски посоки. В резултат на субстрати образуват характеристичен шаблон на разпръсква вещество - място Венера. Колкото по-малка от масата на йони, по-дълбоко проникване в целта, и е необходима по-малко енергия за извличане на йонни атоми в нормална посока. Следователно, формата на напръскват петна Венера за различни йони от същата енергия са различни един от друг.

Температура бомбардирани от йони на кристала е друг фактор, който има значително влияние върху ъгловата разпределението на частиците изхвърлени ICH мишена. Увеличаването на температурата води до размиване на петна, понякога има допълнителни точки.

Голямо влияние върху разпрашване процес има газ под налягане в камерата за освобождаване от отговорност. Увеличаването на налягането води до увеличаване на обратно разпространение на бомбардирани частици върху целта поради сблъсъци с газови молекули. Увеличаването на броя на сблъсквания между йони и газови атоми причинява промяна на ъгъла на падане на йони за цел и да намали тяхната енергия. Това води до намаляване на разпрашване курс.

Предимства на метода на катодна разпрашване в следното:

• липса на инерция процес
• Ниска процес температурата
• възможност за получаване на филми от метали и сплави с висока топене (включително многокомпонентна)
• запазване стехиометрично изходен материал при пръскането
• възможност за получаване на филми с еднаква дебелина

Методът има някои недостатъци:

• ниска степен на отлагане (0,3-1 нм / сек)
• замърсяване на газа филм поради работа при високи налягания
• ниска степен на йонизация на отложения материал.

1. Определете инструмента VUP-5 елемента podkolpachnogo апарат за производство на тънки слоеве от катодното разпрашване.
2. Стартирайте с прахосмукачка и изпомпване на работен обем.
3. Изработване филм отлагане под ръководството на учителя, като се обръща внимание на формата на освобождаване от отговорност за блясък и определяне параметрите на спрей # 150; температура субстрат, налягане във вакуумна камера, напрежението на освобождаване и ток.
4. След отлагане, субстратът с филма да се запази за по-нататъшно изследване.

1. Какво се нарича РАЗПРАШВАНЕ?
2. Кикая физически модел за разпрашаване?
3. Какво се нарича коефициент на дисперсия?
4. Защо има праг на енергийната дължина на йонна разпрашване?
5. Основен метод preimptsesgva на катодно разпрашване преди термично изпаряване
6. Какво определя енергията на йони обстрелват с разпрашване цел?
7. Какво определя йонен поток па разпрашване цел?
8. Дали скорост разпрашване зависи от материал от ъгъла на падане на йони за целта бомбардирани kristlllograficheskuyu равнина?
9. Като електрически разряд в катод разпрашване?

1. Abroyan IA Андронов на "Титов A.I- Fneizhtasms бази tglsoronnoy да йонна технология - Москва Висше училище по 1984.

I. спрей твърди монтирани бомбардиране. / Ed. Бериша R. Lane. от английски език. Ед. VA Молчанова - Мир, 1988, S. • № - 218.

3. Pleshivtsev NV Cathode разпрашване. - М. Atomntdat, 1968 - стр 34-42.