Свойства оксидных покрытий, полученных с помощью дуального магнетрона
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
µм подложки были подвержены механической очистке. Затем стекло помешалось на предметный стол, после чего запускалась программа управления установкой.
После зажигания разряда магнетрона, необходимо время для очистки катода. Тренировка магнетрона происходит в атмосфере аргона. Так как камера имеет шлюзовой отсек и магнетрон находится постоянно в вакууме, то для его тренировки необходим короткий промежуток времени. Пленки диэлектрика напылялись в атмосфере смеси аргона и кислорода с использованием титанового катода.
Было произведено напыление девяти образцов, параметры напыления представлены в таблицах 5.1 - 5.9.
б) измерение толщины
В нашем случае установка магнетронного распыления материалов оснащена фотометрической приставкой работающей на отражение сигнала. Основное напыление происходит по циклам или проходам. Один проход соответствует движению перемещаемого столика с образцом из одной конечной точки в другую. В среднем положении столика происходит напыление материала, а в крайних точках образец скрывают защитные экраны.
Толщина пленки, получаемая при одном проходе, вычисляется следующим образом:
На образец из стекла напыляется титан в среде кислорода для получения диоксида титана, при этом замеряется значение фотометрической приставки после каждых двух проходов.
Далее строится график зависимости отраженного светового потока на определенной длине волны, выраженного в милливольтах от толщины пленки, выраженной в количестве проходов. Значения оптической толщины пленки в максимуме находятся по формуле 3.1, в минимуме - по формуле 3.2. Зная показатель преломления материала можно определить и ее геометрическую толщину, а, следовательно, рассчитать скорость напыления материала.
в) Исследование поверхности
Для изучения поверхности использовался профилометр марки Micromesure 3D Station.
Образец с пленкой помещается на предметный столик, щуп с остро заточенной иглой опускается на поверхность образца. Игла поступательно перемещается по определенной трассе относительно поверхности пленки. Механические колебания иглы преобразуются в электрические, которые передаются на персональный компьютер для последующей обработки и анализа.
После обработки на экране ЭВМ отображается фотография поверхности, профиль поверхности и основные параметры, по которым можно количественно оценить шероховатость поверхности.
г) методика измерения оптических характеристик
Процедура получения спектров образцов сводится к следующим операциям: подложку с образцом размещают в кюветном отделении так, чтобы первая ячейка оставалась свободной и затем их помещают в спектрофотометр. После этого в программе IMD задаются следующие параметры для снятия спектра:
) диапазон длины волны ? =190 - 1100,1 нм
) шаг n? =1 нм
Происходит измерение сигналов, пропорциональных световым потокам, прошедших через исследуемый и контрольный образцы в зависимости от длины волны. Далее в программе происходит расчет коэффициента пропускания Т. После чего строится графическая зависимость коэффициента пропускания исследуемого образца от длины волны Т(?).
5. Результаты экспериментальных исследований
В результате экспериментов было произведено напыление девяти образцов. Полученные данные приведены в таблицах 5.1-5.9, где
Рраб - давление рабочего газа, Па;0 - показания регистрирующего прибора фотометрической приставки, мВ;- напряжение на магнетроне, В;- ток разряда, А;
Р - мощность, кВт- число проходов;
l - длина волны монохроматора, нм;
Таблица 5.1- Протокол напыления образца №1 дуальным магнетроном
Параметры напыленияI ,AU,BPраб , ПаP, Втl=421нм106300.426300НапылениеnU0,nU0,nU0,nU0,nU0,250.312131.52264.732121.542130.5464.514134.62449.034140.944108.5690.716128.22651.236153.64681.18116.118110.02869.538152.34858.610123.72083.83096.440145.05048.8
Таблица 5.2- Протокол напыления образца №2 дуальным магнетроном с дополнительным элементом
Параметры напыленияI ,AU,BPраб ,ПаP, Втl=421нм106300.546300НапылениеnU0,nU0,nU0,nU0,nU0,230,214105,92632,638107,75046,8446,616103,62834,440108,55236,3663,91892,83047,542107,55434,9881,72077,83263,44498,4--1096,02258,73483,44679,0--12104,72443,43696,04867,3--
Таблица 5.3- Протокол напыления образца №3 планарным магнетроном
Параметры напыленияI ,AU,BPраб ,ПаP, Втl=421нм83500.292800НапылениеnU0,nU0,nU0,nU0,nU0,229,834114,26653,69879,313095,6432,236115,36847,410084,713291,1636,2381177042,110289,813485,3841,940116,47237,61049413680,71047,942114,27434,510697,813875,51255,244112,87632,5108102,114068,81462,346110,17832110105,6142631669,548107,78033112106,814456,71876,650103,48235,3114109,514650,12083,95298,88438,4116108,614846,22290,25493,88642,1118108,4150422494,95687,88848,2120107,91523826100,55881,69051,2122107,61543728105,16074,89260,7124106,71563530109,26266,29466,812610315835,532110,96460,99673,4128100,516037,8
Рисунок 5.1 .Зависимость показания фотометрической приставки от количества проходов для образцов №1 -№3
Используя формулу 3.2, определим оптическую толщину полученных покрытий. Она составила 631,5нм. Зная показатель преломления материала пленки (np (TiO2) = 2.395), можно вычислить ее геометрическую толщину d =263,7 нм.
Напыление оксидного слоя производилось постепенно, слой за слоем. Каждый слой соответствовал прохождению рабочего стола с подложками под магнетронной системой. Поэтому скорость нанесения можно определить, разделив геометрическую толщину на количество проходов, при котором получается необходимая толщина.
Скорость нанесения покрытия на дуальной конструкции составила 5.273 нм/проход, для дуальной конструкции с дополнительным элементом скорость составила 4.883 нм/проход, на планарном магнетроне значение скорости 1.690 нм/проход.
Таблица 5.4- Протокол напыления образца №4 дуальным магнетроном
Парам?/p>