Вплив плазмової активації реактивного газу при реактивному магнетронному розпиленні
Анотація
Теоретично та експериментально досліджено вплив плазмової активації реактивного газу на процес реактивного магнетронного синтезу оксидних покриттів з використанням ВЧ індукційного джерела плазми, яке створює потік активованого реактивного газу, спрямований у напрямку поверхні, на яку наноситься оксидне покриття. Реактивний газ проходить через щільну індуктивно зв'язану плазму, розташовану всередині джерела плазми, тоді як аргон подається через окремий канал поблизу магнетрона. Побудовано теоретичну модель, яка дозволяє розрахувати просторові розподіли потоків атомів металу та молекул активованого реакційного газу, а також розподіл стехіометрії синтезованих покриттів. Виконано розрахунки на прикладі оксиду алюмінію. Виявлено, що плазмова активація реактивного газу дозволяє збільшити коефіцієнт прилипання кисню до поверхні покриття, що зростає, від значень, менших за 0,1 для неактивованого молекулярного кисню, до 0,9 при введенні в індукційний розряд ВЧ потужності 500 Вт. Для перевірки розробленої моделі були проведені експерименти з нанесення плівки оксиду алюмінію на скляні підкладки, розташовані на різних відстанях від мішені магнетрона, з подальшим вимірюванням розподілу прозорості плівки по довжині підкладки та порівнянням його з розрахунковим розподілом. Порівняння результатів розрахунків з експериментальними даними демонструє добре узгодження в усьому дослідженому діапазоні параметрів. На підставі узагальнення отриманих результатів було сформульоване емпіричне правило, що співвідношення потужностей магнетронного розряду та плазмового активатора має бути приблизно 8:1.
Завантаження
Посилання
L. Osterlund, I. Zoric, and B. Kasemo, Phys. Rev. B, 55, 15, 452 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.15452
J. Behler, B. Delley, S. Lorenz, K. Reuter, and M. Scheffler, Phys. Rev. Lett. 94, 036104 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.036104
J.M. Schneider, and W.D. Sproul, in: Handbook of Thin Film Process Technology, edited by D.A. Glocker, and S.I. Shah, (Imprint CRC Press, Boca Raton, 1998), Ch. pA5.1, pp. 1-12.
M.K. Olsson, K. Macak, U. Helmersson, and B. Hjorvarsson, J. Vac. Sci. Technol. 16, 639 (1998). https://doi.org/10.1116/1.581081
J. Walkowicz, A. Zykov, S. Dudin, S. Yakovin, and R. Brudnias, Tribologia, 6, 163-174 (2006). https://www.tribologia.org/ptt-old/trib/Tribol_6_2006_s_163_174.pdf
R. Snyders, J.P. Dauchot, and M. Hecq, Plasma Process. Polym. 4, 113–126 (2007). https://doi.org/10.1002/ppap.200600103
S. Yakovin, S. Dudin, A. Zykov, and V. Farenik, Problems of Atomic Science and Technology, 1, 152-154 (2011). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2011_1/article_2011_1_152.pdf
G. Primc, Frontiers in Physics, 10, 895264 (2022). https://doi.org/10.3389/fphy.2022.895264
J.Y. Jung, Ph.D. thesis, Optical modeling off-stoichiometric amorphous Al2O3 thin films deposited by reactive sputtering, University of Illinois, 2012. https://core.ac.uk/download/pdf/4838787.pdf
Авторське право (c) 2023 Станіслав В. Дудін, Станіслав Д. Яковін, Олександр В. Зиков
![Ліцезія Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
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).