Образование плазмы при напылении происходит за счет ионизации напыляющего газа, обычно инертного газа, такого как аргон или ксенон. Этот процесс имеет решающее значение для начала процесса напыления - метода, используемого в физическом осаждении из паровой фазы (PVD) для нанесения тонких пленок на подложку.
Краткое описание формирования плазмы при напылении:
Плазма создается путем подачи высокого напряжения на газ низкого давления (обычно аргон) в вакуумной камере. Это напряжение ионизирует газ, образуя плазму, которая испускает тлеющий разряд, часто видимый как разноцветный ореол. Плазма состоит из электронов и ионов газа, которые ускоряются по направлению к материалу мишени под действием приложенного напряжения.
-
Подробное объяснение:
- Подготовка вакуумной камеры:
- Сначала камеру осаждения вакуумируют до очень низкого давления, обычно около 10^-6 торр, чтобы минимизировать загрязнение остаточными газами.
-
После достижения необходимого вакуума в камеру вводится напыляющий газ, например аргон.
- Приложение напряжения:
-
Напряжение подается между двумя электродами в камере. Это напряжение необходимо для начала процесса ионизации.
- Ионизация и образование плазмы:
- Приложенное напряжение ионизирует напыляемый газ, создавая тлеющий разряд. В этом состоянии свободные электроны сталкиваются с атомами газа, заставляя их терять электроны и превращаться в положительно заряженные ионы.
-
Этот процесс ионизации превращает газ в плазму - состояние материи, в котором электроны отделены от атомов.
- Ускорение ионов:
-
Положительные ионы напыляемого газа ускоряются по направлению к катоду (отрицательно заряженному электроду) под действием электрического поля, создаваемого приложенным напряжением.
- Бомбардировка и напыление:
-
Ускоренные ионы сталкиваются с материалом мишени, передавая свою энергию и вызывая выброс атомов из мишени. Выброшенные атомы перемещаются и оседают на подложке, образуя тонкую пленку.
- Скорость напыления:
Скорость напыления материала на мишень зависит от нескольких факторов, включая выход напыления, молярную массу материала мишени, его плотность и плотность ионного тока.
Этот процесс является основополагающим в различных методах напыления, включая ионно-лучевое, диодное и магнетронное напыление, причем магнетронное напыление особенно эффективно благодаря использованию магнитного поля для усиления ионизации и удержания плазмы вокруг мишени.
