Відбиття макрочастинки від зарядженої підкладки у плазмових системах іонної імплантації
Анотація
Генерація металевої плазми у вакуумно-дуговому розряді завжди супроводжується виробництвом макрочастинок (МЧ). Забруднення поверхонь МЧ є найбільш важливою технологічною проблемою при плазмовій імерсійній імплантації іонів (ПІІІ). Результати теоретичного дослідження заряджання та динаміки МЧ у плазмовому шарі представлено для випадку ПІІІ з імпульсами довгої тривалості. Для опису заряджання МЧ у шарі теоретичну модель шару поєднано з теорією обмеженого орбітального руху (ООР). Заряджання МЧ у шарі досліджено з урахуванням як емісійних процесів з поверхні МЧ, так і кінетичної електронної емісії (КЕЕ) з підкладки з високим потенціалом зсуву. Заряд і динаміка МЧ визначаються локальними параметрами протилежних потоків іонів та вторинних електронів з підкладки. Заряд МЧ залежить від положення МЧ усередині шару. Показано, що домінуючу роль у заряджанні МЧ відіграє КЕЕ з підкладки, яка є важливою властивістю ПІІІ. КЕЕ з підкладки змінює профіль потенціалу усередині шару, товщину шару та баланс струмів на поверхню МЧ. Отримано, що МЧ заряджається негативно внаслідок того, що густина струму вторинних електронів з підкладки є більшою за густину струму іонів. Це можливо, коли коефіцієнт КЕЕ більший за одиницю. Застосування негативного потенціалу зсуву до підкладки впливає на виривання вторинних електронів з підкладки іонами та на їх прискорення у шарі. Отримано, що збільшення негативного зсуву потенціалу підкладки призводить до збільшення абсолютної величини негативного заряду МЧ, та таким чином, до збільшення електростатичного відбиття МЧ від підкладки. Показано, що застосування негативного потенціалу зсуву до підкладки є ефективним альтернативним засобом зменшення забруднень МЧ покриттів без застосування магнітних фільтрів.
Завантаження
Посилання
R.L. Boxman, P.I. Martin and D.M. Sanders, editors, Handbook of vacuum arcs science and technology: fundamentals and applications (Noyes Publications, New Jersey, 1995), pp. 737.
A. Anders, editor, Handbook of plasma immersion ion implantation and deposition (John Wiley & Sons, New York, 2000), pp. 736.
I.I. Beilis, IEEE Trans. Plasma Sci. 29(5), 657-670 (2001), https://doi.org/10.1109/27.964451.
G.Yu. Yushkov, A.Anders, E.M. Oks and I.G. Brown, J. Appl. Phys. 88(10), 5618-5622 (2000), https://doi.org/10.1063/1.1321789.
E.M. Oks, IEEE Trans. Plasma Sci. 30(1), P. 202-207 (2002), https://doi.org/10.1109/TPS.2002.1003861.
R.L. Boxman and S. Goldsmith, Surf. Coat. Technol. 52, 39-50 (1992), https://doi.org/10.1016/0257-8972(92)90369-L.
C.N. Tai, E.S. Koh and K. Akari, Surf. Coat. Technol. 43/44, 324-335 (1990), https://doi.org/10.1016/0257-8972(90)90085-Q.
A.A. Bizyukov, I.O. Girka and E.V. Romashchenko, IEEE Trans. Plasma Sci. 44(7), 1050-1056 (2016), https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2573284.
A. Anders, Cathodic arcs: from fractal spots to energetic condensation, (Springer, New York, 2008), pp. 540.
M.A. Lieberman, J. Appl. Phys. 66(7), 2926-2929 (1989), https://doi.org/10.1063/1.344172.
S. Qin, C. Chan and Z. Jin, J. Appl. Phys. 79(7), 3432-3437 (1996), https://doi.org/10.1063/1.360640.
M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Principles of plasma discharge and material processing, (John Wiley&Sons, New York, 2000), pp. 299.
A. Anders, Surf. Coat. Technol. 136(1-3), 85-92 (2001), https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)01017-3.
I.G. Brown, O.R. Monteiro and M.M.M. Bilek, Appl. Phys. Lett. 74(17), 2426-2428 (1999), https://doi.org/10.1063/1.123869.
I. Langmuir, in: Collected Works of Irving Langmuir, edited by G. Suits (Pergamon, New York, 1961).
E.J. Sternglass, The theory of secondary electron emission, (Westinghouse Res. Lab. Sci. Pap,Pittsburgh, 1954).
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
