عالية الطاقة دفعة المغنطرون الاخرق

عالية القوة الاندفاع المغنطرون الاندفاع (هيبيمس أو هيبيمس، المعروف أيضا باسم عالية الطاقة نابض المغنطرون الاخرق، هبمس) هو وسيلة لترسيخ بخار المادية من الأغشية الرقيقة التي تقوم على ترسب المغنطرون ترسيب. يستخدم هيبيمس كثافة عالية جدا من الطاقة من أجل كو ∙ سم ^-2 في نبضات قصيرة (نبضات) عشرات من ميكروثانية في دورة عمل منخفضة (على / قبالة معدل الوقت) من <> السمات المميزة لل هيبيمس هي درجة عالية من التأين من المعادن الاخرق ونسبة عالية من التفكك الغاز الجزيئي مما يؤدي إلى كثافة عالية من الأفلام المودعة. درجة التأين والتفكك زيادة وفقا لقوة الكاثود الذروة. يتم تحديد الحد عن طريق الانتقال من التفريغ من توهج لمرحلة القوس. يتم اختيار ذروة الطاقة ودورة العمل وذلك للحفاظ على متوسط ​​الطاقة الكاثود مماثلة لالخرق التقليدية (1-10 W ∙ سم ^-2 ).

هيبيمس يستخدم ل:

●   التصاق تعزيز المعالجة المسبقة للركيزة قبل طلاء ترسب (الركيزة الحفر)

●   ترسب الأفلام الرقيقة مع كثافة المجهرية عالية

هيبيمس التفريغ البلازما

يتم إنشاء البلازما هيبيمس عن طريق تفريغ توهج حيث يمكن أن تصل كثافة التفريغ الحالية عدة ∙ سم ^-2 ، في حين يتم الحفاظ على الجهد التفريغ في عدة مئات من فولت. يتم توزيع التفريغ بشكل متجانس عبر سطح الكاثود (الهدف) ولكن فوق عتبة معينة من الكثافة الحالية يصبح مركزا في مناطق التأين الضيقة التي تتحرك على طول مسار يعرف باسم تآكل الهدف "مضمار السباق".

هيبيمس يولد البلازما عالية الكثافة من أجل 1013 أيونات ∙ سم ^-3 تحتوي على أجزاء عالية من أيونات المعادن المستهدفة. آلية التأين الرئيسية هي تأثير الإلكترون، الذي يتوازن عن طريق تبادل المسؤوليات، ونشر، والبلازما طرد في مشاعل. تعتمد معدلات التأين على كثافة البلازما.

درجة التأين من بخار المعادن هي وظيفة قوية من كثافة الحالية الذروة من التفريغ. في الكثافات الحالية عالية، الأيونات مشقوق مع تهمة 2+ وأعلى - ما يصل إلى 5+ ل V - يمكن أن تتولد. ظهور الأيونات المستهدفة مع تهمة الدول أعلى من 1 + هو المسؤول عن عملية الانبعاثات الإلكترون الثانوي المحتملة التي لديها معامل انبعاث أعلى من الانبعاثات الثانوية الحركية وجدت في التفريغ توهج التقليدية. وقد يؤدي إنشاء انبعاث إلكترون ثانوي محتمل إلى تعزيز تيار التفريغ.

يتم تشغيل هيبيمس عادة في وضع نبض قصيرة (دفعة) مع دورة عمل منخفضة من أجل تجنب ارتفاع درجة حرارة الهدف ومكونات النظام الأخرى. في كل نبض التفريغ يمر عدة مراحل:

●   انهيار الكهربائية

●   الغاز البلازما

●   البلازما المعدنية

●   حالة مستقرة، والتي يمكن التوصل إليها إذا البلازما المعدنية كثيفة بما يكفي للسيطرة على نحو فعال على البلازما الغاز.

الجهد السلبي (التحيز الجهد) تطبيقها على الركيزة يؤثر على الطاقة واتجاه الحركة من الجسيمات المشحونة إيجابيا التي ضرب الركيزة. دورة أون-أوف لديها فترة على الترتيب من ميلي ثانية. ولأن دورة العمل صغيرة (أقل من 10٪)، فإن متوسط ​​الكاثود المنخفض هو النتيجة (1-10 كيلوواط). يمكن للهدف تهدئة خلال "قبالة الوقت"، وبالتالي الحفاظ على استقرار العملية.

التفريغ الذي يحافظ على هيبيمس هو تصريف توهج عالية الحالية، وهو عابر أو كواستاتيوناري. وتبقى كل نبضة متوهجة حتى مدة حرجة بعدها ينتقل إلى تفريغ القوس. إذا أبقى طول النبض تحت الحرجة، وتصريف يعمل بطريقة مستقرة إلى أجل غير مسمى.

تم تسجيل الملاحظات الأولية بواسطة التصوير السريع للكاميرا في عام 2008 بشكل مستقل، وأظهرت بدقة أفضل، وأكدت أن معظم عمليات التأين تحدث في مناطق تأين محدودة مكانيا. تم قياس سرعة الانجراف ليصبح من 104 م / ث، وهو حوالي 10٪ فقط من سرعة الانجراف الإلكترون.

الركيزة بريتريتيمنت من قبل هيبيمس

الركيزة المعالجة المسبقة في بيئة البلازما مطلوب قبل ترسب الأفلام الرقيقة على المكونات الميكانيكية مثل قطع غيار السيارات، وأدوات القطع المعدنية والتجهيزات الزخرفية. يتم مغمورة ركائز في البلازما ومنحازة لجهد عال من بضع مئات من فولت. هذا يسبب قصف أيون الطاقة العالية التي تبخر أي تلوث. في الحالات التي تحتوي البلازما على أيونات المعادن، ويمكن زرعها في الركيزة إلى عمق بضعة نانومتر. يتم استخدام هيبيمس لتوليد البلازما مع كثافة عالية ونسبة عالية من أيونات المعادن. عند النظر في واجهة الركيزة الفيلم في المقطع العرضي، يمكن للمرء أن يرى واجهة نظيفة. التنظير أو التسجيل الذري هو نموذجي بين الكريستال من فيلم نيتريد وضوح الشمس من الركيزة المعدنية عندما يتم استخدام هيبيمس للمعالجة المسبقة. وقد تم استخدام هيبيمس للمعالجة المسبقة للركائز الصلب للمرة الأولى في فبراير 2001 من قبل أب إهياساريان.

انحياز الركيزة أثناء المعالجة المسبقة يستخدم الفولتية العالية، والتي تتطلب الغرض تصميم قوس الكشف وقمع التكنولوجيا. توفر وحدات التحيز الركيزة دس مخصصة الخيار الأكثر تنوعا لأنها تعظيم معدلات الحفر الركيزة، وتقليل الضرر الركيزة، ويمكن أن تعمل في أنظمة مع كاثودس متعددة. البديل هو استخدام اثنين من إمدادات الطاقة هيبيمس متزامنة في تكوين سيد والعبد: واحد لإنشاء التفريغ واحد لإنتاج التحيز الركيزة نابض.

ترسب فيلم رقيقة من قبل هيبيمس

الأغشية الرقيقة المودعة من قبل هيبيمس في التفريغ الكثافة الحالية> 0.5 A · سم ^-2 لديها بنية عمودية كثيفة مع عدم وجود فراغات. تم الإبلاغ عن ترسب أفلام النحاس من قبل هيبيمس لأول مرة من قبل V. كوزنيتسوف لتطبيق ملء 1 ميكرون فياس مع نسبة الارتفاع من 1: 1.2

تم ترشيح أفلام نيتريد المعادن الانتقالية (كرن) من قبل هيبيمس لأول مرة في فبراير 2001 من قبل أب إهياساريان. أول تحقيق شامل للأفلام المودعة من قبل هيبيمس التي تمديمونسترات المجهرية الكثيفة، وخالية من العيوب على نطاق واسع. وكانت الأفلام صلابة عالية، ومقاومة جيدة للتآكل وانخفاض انزلاق معامل الانزلاق. وأدى تسويق أجهزة هيبيمز التي أعقبت ذلك إلى جعل التكنولوجيا في متناول المجتمع العلمي الأوسع وأثارت تطورات في عدد من المجالات.

وقد تم إيداع المواد التالية، من بين أمور أخرى، بنجاح من قبل هيبيمس:

●   مقاومة التآكل: كرن / نبن الطبقات النانوية متعددة الطبقات

●   مقاومة الأكسدة: كرالين / كرن ، النانو ، متعدد الطبقات،   تي-آل-سي-N، كر-سي-N نانوكومبوسيت

●   البصري: حج، تيو ₂ ، أكسيد الزنك، إنسنو، زرو ₂ ، كينغاس

●   ماكس مراحل: تيسيك

●   الإلكترونيات الدقيقة: النحاس، تي، تين، تا، تان

●   طلاء الصلب: نيتريد الكربون ن _x

●   مسعور: هفو ₂

مزايا

المزايا الرئيسية للطلاء هيبيمس تشمل مورفولوجيا طلاء أكثر كثافة وزيادة نسبة صلابة لمعامل يونغ بالمقارنة مع الطلاء بد التقليدية. في حين أن الطلاءات النانوية الهيكلية المماثلة (تي، آل) N لديها صلابة من 25 غبا ومعامل يونغ من 460 غبا، وصلابة طلاء هيبيمس الجديد هو أعلى من 30 غبا مع معامل يونغ من 368 غبا. نسبة بين صلابة ومعامل يونغ هو قياس خصائص صلابة من الطلاء. الشرط المرغوب فيه هو صلابة عالية مع معامل صغير نسبيا يونغ، مثل يمكن العثور عليها في الطلاء هيبيمس. في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن التطبيقات المبتكرة من السطوح المغلفة هيبيمس للتطبيقات الطبية الحيوية من قبل رتيمي وآخرون.