Filmek előállítása által katódporlasztással

Cím a munka: a film nyert katódporlasztással

Tárgykörben: fizika

Leírás: Tanulmány porlasztó vezetett elterjedt ez a jelenség, hogy egy nagyon tiszta felületek mindenféle vékonyrétegek fémek és ötvözetek, félvezetők és dielektrikumokra a rézkarc a fent említett anyagok közül sok, amelyek alkalmasak a rézkarc más módszerekkel. Ezért, a sötét térben kruksovom pozitív tértöltés generál, amely újraelosztását eredményezi a lehetséges a cső mentén, és emelkedik a katód potenciál esik. Abból a szempontból a fizika a mentesítés a legfontosabb.

Fájl mérete: 107,5 KB

Job letöltve: 32 fő.

Laboratóriumi munka №2

Az ebből előállított fóliák által katódporlasztással

Lásd a folyamat a termelő vékony fém fóliák katódos porlasztás cél.

Porlasztás úgynevezett megsemmisítése katód gázkisülés hatása alatt bombázás a pozitív ionok.

Tanulmány porlasztó vezetett elterjedt ez a jelenség, hogy egy nagyon tiszta felületek mindenféle vékonyrétegek fémek és ötvözetek, félvezetők és dielektrikumra a rézkarc a fent említett anyagok, amelyek közül sok nem lehet maratott más módszerekkel. Nevezik dióda porlasztó # 151; szerinti elektródák számának.

Sematikus ábrája a telepítés 1. ábrán látható januárban.

Ábra 1. Berendezés bevonatok által katódporlasztás bevonat:

1 # 150; vákuumkamrában;

3 # 150; egy földelt árnyékolást;

6 # 150; földelt anód;

7 # 150; szubsztrát melegítő.

A módszer a következő. A vákuumkamra, amely egy anódot és katódot nyomáson evakuáljuk 10 -4 Pa, majd termel corbelling inert gáz (általában Ar nyomáson 1 Pa). A gyújtás a parázsfény-kisülés a katód és az anód alkalmazott feszültség 1-10 kV. Az alakja függ az egyensúlyi mentesítés

• gáznyomás értékek
• a hossza a szikraköz,
• elektród geometria,
• az alkalmazott feszültség
• mentesítést áramsűrűség.

Viszonylag kis áramsűrűség felmerülő elektródái között parázsfénykisülést nevezzük. Más áram és a nyomás beállítások merülhetnek bevezetések, úgynevezett lavina és ív.

A pozitív ionok a inert gáz, amely forrás egy parázsfény kisülés plazma, gyorsítjuk az elektromos mező és bombázzák a katód, ami annak porlasztás. Porlasztott atomok a szubsztrátumot elérjék és letétbe, mint egy vékony film 2.

Légköri nyomáson, egy aktuális között az anód és a katód bekövetkezik. Ha csökken a nyomás a cső, majd mintegy 5,3 kPa (40 mm Hg. V.) a kisülés a formájában vékony világító tekercselés vezetéket elem az anód és a katód. Ahogy a nyomás csökkentő kábelt és megvastagszik körülbelül 600 Pa (5 mm Hg. V.) kitölti az egész keresztmetszet a cső # 151; parázsfénykisülést jön létre.

Tleyuschny szinten - független elektromos kisüléssel gáz áramot 10 -6 # 151; 1A amelynek harakgernuyu szerkezetű formájában váltakozó szakaszai különböző világító színek és változó intenzitással lumineszcencia. Fő részei ábrán mutatjuk be. 2. Az eredete ezeket a szakaszokat magyarázható jellemzői az elemi folyamatok ionizációs és gerjesztési az atomok és molekulák.

A katódon lumineszcens régió nevezik katód lumineszcencia vagy világító katód film. A katód és a világító film astonovo sötét térbe.

A másik oldalon a katód világító film egy sötét katód térben (kruksovo sötét térbe), amelyet az jellemez, a legnagyobb potenciális változás.

Ezt követi egy régió negatív lumineszcencia (izzás lumineszcencia).

Minden kialakított rétegek fölött a katód részét a parázsfény. amelynek van sötét, elmosódott élek homályos terület a Faraday sötét térben.

A régió többi részében, amíg szomszédos az anód az úgynevezett pozitív oszlopra.

A nyomás csökkentésével a kisülési része a katód és a Faraday sötét térbe kitágul, és a pozitív pólus lerövidül. Nyomáson mintegy 133 Pa (1 mm Hg. V.) A pozitív pólust osztja egy sorozat váltakozó sötét és világos ívelt rétegek # 151; barázdák.

2. ábra Megjelenés (a), és az eloszlás paramétereket a parázsfény (b-d) egy viszonylag alacsony nyomáson:

1. katód,
2. astonovo sötét térbe,
3. katód izzás
4. katód (kruksovo) sötét térbe,
5. katód (negatív, parázsló) izzás,
6. faradeovo sötét térbe,
7. a pozitív oszlop,
8. anód ragyogás
9. anód sötét térbe,
10. egy anód;

b) a kibocsátási intenzitás eloszlása ​​hossza mentén a kisülési cső;

c) a potenciál eloszlás hossza mentén a kisülési cső;

d) eloszlása ​​a térerősség hossza mentén a kisülési cső,

d) ion (I) és e (II) kisütési áramok hossza mentén a cső

A folyamatok fenntartásához szükséges a parázsfény fordul elő annak katód oldalán. A fennmaradó részt a kisülési nem lényeges, akkor is elhagyható (egy kis az elektródok közötti távolság, vagy alacsony nyomáson).

Két fő folyamatokat. ezt

1. elektronok emisszióját a katód, köszönhetően a bombázás pozitív ionok,
2. elektronütközéses ionizáció gázmolekulák.

A pozitív töltésű részecskéket gyorsítanak a katód feszültségesés bombázzák a katód és a kopogás elektronok azokból. Másodlagos emittált elektronok a katód kis sebességgel. A astonovom sötét térben felgyorsulnak az elektromos mező által. Miután megszerezte elegendő energiát, az elektronok kezdenek, hogy gerjessze a gázmolekulák eredményeként, amely egy vékony világító réteget nevezik a katód világító fólia.

Az elektronok nélkül történő átrepülés, hogy ütközések kruksova sötét tér, nagy az energia, így azok több ionizált molekulák, mint gerjeszti. Így a gázok kibocsátási intenzitás csökken, de egy sötét térben kialakított kruksovom sok elektronok és pozitív ionok. A kapott ionok kezdetben nagyon alacsony sebességgel. Ezért kruksovom sötét térben létrehozott pozitív tértöltés, amely újraelosztását eredményezi a lehetséges a cső mentén, és emelkedik a katód potenciál esik.

Az elektronok által okozott ionizáció kruksovom sötét térben, együtt az eredeti elektronok behatolnak a régió a ragyogás lumineszcencia, amelyet az jellemez, nagy koncentrációban elektronok és pozitív ionok, és a teljes tértöltés közel nulla (plazma). Ezért a térerő nagyon alacsony # 151; mező nem fokozza az elektronok és ionok. Mivel a magas koncentrációja ionok és elektronok a ragyogást lumineszcencia intenzív rekombinációs folyamat kíséri kibocsátási felszabaduló energia során. Tehát van egy parázsló izzás többnyire rekombináció lumineszcencia.

Köréből izzás lumineszcencia a Faraday sötét térben elektronok és pozitív ionok behatolnak miatt diffúziós (határán e területek közötti nincs a területen, de van egy nagy koncentráció-gradiense elektronok és ionok). Mivel a kisebb koncentrációjú töltött részecskék rekombináció valószínűsége a Faraday sötét térben erősen csökken. Ezért Faraday tér sötét.

A Faraday sötét térben már rendelkezésre áll a területen. Vegyen részt ezen a területen, az elektronok fokozatosan felhalmozódó energiát úgy, hogy a végén ott vannak a szükséges feltételeket a létezését plazmában.

Pozitív pólus egy gázkisüléses plazma. Ő játssza a szerepét a vezető elem az anód és a katód része a mentesítés.

Ha fokozatosan csökkentik a az elektródok közötti távolság, a katód része a kisülési változatlan marad, a hossza a pozitív oszlop csökken, amíg ez az oszlop nem tűnik el teljesen. Ezt követően eltűnik Faraday sötét tér és a hossza a fény kibocsátás csökkenni kezd, a határ helyzetét Ennek tükrében kruksovym sötét térben változatlan marad. Ha a távolság az anód a határ nagyon kicsi, a kibocsátás megszűnik.

A nyomás csökkentésével a katód kisülés egyre nagyobb részét az inter-elektród térben. Megfelelően alacsony nyomású kruksovo sötét térbe rasprostranyaetsya- szinte az egész cellában. A lumineszcencia a gáz ebben az esetben nem lesz látható, de a cső fala elkezd zölden fluoreszkáló legtöbb elektronok kilökődik a katód és gyorsított katód feszültségesés, sodródott ütközések nélkül gázmolekulák a falak a cső, és üti őket okoz lumineszcencia. Történelmi okokból, az áramlás a emittált elektronok a katód a kisülési cső nagyon alacsony nyomások, az úgynevezett katód sugarak. Glow, által okozott bombázás által gyors elektronok, az úgynevezett katódlumineszcens.

Abból a szempontból a fizika a kisülés a legfontosabb régiója a katód sötét térben. ionizációs folyamatok a katód sötét térben kulcsfontosságúak a karbantartási kisülés. Szinte az összes alkalmazott a szikraköz feszültség egy sötét katód teret, és ezen a területen az elektronok és a pozitív töltésű ionok érik el a legnagyobb sebességet.

Más részein a szikraköz, elektronok és ionok nem mozog hatása alatt egy elektromos mező, és a diffúzió. Pozitív pólus valóban működik, mint egy karmester az anód és a régióban a negatív ragyogás.

Ionok elérte diffúzió miatt a határ a katód sötét térbe, gyorsan felgyorsult, és sértheti a katód.

A szélessége a katód sötét térben fordítottan arányos a gáz nyomása. Ez azért van, mert a szélessége a kisülési régió megfelel egy bizonyos ütközések számát egy elektron halad át a teret. Az ütközések száma fordítottan arányos a szabad úthossza a molekulák, és így a nyomás értékének.

A termék a szélessége a katód sötét térben és a nyomás alatti, egyébként azonos körülmények között konstans minden gáz számára.

Az energia ionok ütköző a katódon értékétől függ a feszültségesés a katód sötét térbe, és a szélessége az utóbbi.

Ionbombázási katód okoz két hatás:

• porlasztó
• elektronok emisszióját a katód.

Elektron emisszió fenntartásához szükséges ködfénykisüléssel.

A hatékonysága katódporlasztás katódporlasztás jellemzi egy együtthatóval, amely egyenlő az atomok száma porlasztott hatása alatt egyetlen ion.

Ha a kisülési feszültség közel van az eredeti (a bontás), akkor ebben az esetben a felület a katód ragyogás arányos a jelenlegi és a változó az összeg a jelenlegi az áramsűrűség állandó marad, valamint a feszültség értéke az elektródák között. Ez mentesítés nevezzük normál parázsfénykisülésbe.

Növelésével a kisülési áram, a teljes katód felületét bevonjuk fluoreszcens és áram elkezd függ az alkalmazott feszültség. Ebben az esetben a mentesítés az úgynevezett kóros parázsfénykisülésbe.

A normális parázskisülés porlasztás alacsony. Ahhoz, hogy hatékonyságának növelése katódporlasztás növelésére van szükség az ion energia és az ionok száma ütközik a katódon egységnyi idő. Ezt úgy lehet elérni végző porlasztást rendellenes parázsfénykisülésbe.

Számos elmélet megmagyarázni a jelenséget porlasztással. Ezek közül a legteljesebb és jól magyarázza a kísérleti adatokat az impulzus-elmélet által kifejlesztett Venus. Ezen elmélet szerint, az ionok sztrájk a katód, képtelen szoríthatja atomok a felületről, és egyetlen oka a saját ingadozások. Ezek a rezgések hatékonyabban az irányt a legsűrűbben csomagolt sorok atomi kristályrács, beleértve az irányt a katód felületét. Következésképpen, a felület atom kapnak elég energiát, hogy leválnak a felületről, és hagyja a katód.

A monokristályos fém célokat eloszlása ​​atomemissziós szögek történik túlnyomórészt mentén több krisztallográfiai irányban. Ennek eredményeként, szubsztrátok alkotnak jellemző mintázatát a permetezett anyag - helyszínen Venus. Minél kisebb a tömege ionok, a mélyebb, mert behatoltak a cél, és a kevesebb energiára van szükség, hogy kivonat a ion atomok a normális irányban. Ezért, az alakja permetezett foltok Venus különböző ionok azonos energiával különböznek egymástól.

Hőmérséklet ionokkal bombázott a kristály egy másik tényező, amelynek jelentős hatása van a szögeloszlását kilökött részecskék ICH célt. A hőmérséklet emelkedése vezet összemosódásának foltok, néha vannak további helyeken.

A nagy hatással porlasztási folyamat egy gáznyomás a kiürítő kamrát. A nyomás növelése a növekedéséhez vezet a hátsó diffúzióját porlasztott részecskék a céltárgy miatt ütközések gázmolekulák. Növelése közötti ütközések számát ionok és a gáz atomok okoz egy variációja beesési szögeket ionok a cél, és csökkenti az energia. Ez csökkenéséhez vezet porlasztás sebessége.

Előnyök A módszer katódporlasztással a következő:

• hiányában tehetetlenségi folyamat
• Alacsony hőmérsékletű folyamat
• lehetősége megszerezni filmek magas olvadáspontú fémek és ötvözetek (beleértve a többkomponensű)
• megőrzése sztöchiometrikus kiindulási anyagot a permetezés során
• megszerzésének lehetősége filmek egyenletes vastagságú

A módszer számos hátránya van:

• alacsony lerakódási arány (0,3-1 nm / s)
• szennyezés munkagázra film miatt működés magas nyomás
• kis mértékű ionizáció A letétbe helyezett anyag.

1. Állítsa be a műszer VUP-5 elemek podkolpachnogo előállítására szolgáló berendezés, vékony filmeket katódos porlasztással.
2. Fuss porszívózás, szivattyúzás működő térfogatának.
3. Készítsük el a film lerakódását irányítása alatt a tanár, ügyelve, hogy az alak ködfénykisüléssel és rögzítő permetezési paraméterek # 150; szubsztrát hőmérséklet, nyomás a vákuumkamrában, a kisülési feszültség és áram.
4. Miután lerakódás, a szubsztrátumot a film tartani további vizsgálat céljából.

1. Az úgynevezett reaktív porlasztással?
2. Kikaya fizikai modell porlasztó?
3. Az úgynevezett együttható diszperziós?
4. Miért van egy küszöb energia ion porlasztás hossz?
5. Alapvető preimptsesgva eljárás katódporlasztás előtt termikus párologtatással,
6. Mi határozza meg az energia ionok bombázzák a porlasztás cél?
7. Mi határozza meg a ionfluxust pas porlasztás cél?
8. Függetlenül attól, hogy porlasztás mértéke függ anyaga a beesési szög az ionok a cél bombázzák kristlllograficheskuyu síkban?
9. Mivel a villamos kisülés a katódporlasztás?

1. Abroyan IA Andronov AN „Titov A.I- Fneizhtasms bázisok tglsoronnoy az ion technológia - Moszkva magasabb Iskola 1984.

I. Spray szilárdanyag Szerelt bombázás. / Ed. Berisha R. Lane. az angol. Ed. VA Molchanova - Mir, 1988 • S. № - 218.

3. Pleshivtsev NV Katód porlasztással. - M.; Atomntdat, 1968 - pp 34-42.