Исследование производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физико-технический институт
Направление (специальность) - физика
Кафедра водородной энергетики и плазменных технологий
Выпускная квалификационная работа
Исследование производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью
Томск - 2011
Реферат
Выпускная квалификационная работа содержит 39 рисунков, 6 таблиц, 27 источников, 1 приложение, 15л. графич. материала.
Ключевые слова: тонкие пленки, магнетронная распылительная система с жидкометаллической мишенью, дополнительная магнитная система, коэффициент эрозии поверхности.
Объектом исследования являются пленки свинца, полученные с помощью магнетрона с жидкометаллической мишенью.
Цель работы - получить данные о зависимостях производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью от её мощности.
В процессе работы проводились: Нанесение свинцовых пленок с помощью магнетрона с жидкометаллической мишенью. Измерение толщин пленок. Измерение скорости напыления. Вычисление коэффициента эрозии поверхности мишени.
В результате исследования выяснилось:
. Магнетронная распылительная система с жидкометаллической мишенью включает в себя преимущества двух процессов: магнетронное распыление и термическое испарение в вакууме.
. При увеличении плотности мощности доминирует испарительная компонента.
. Наблюдается увеличение скорости роста тонких пленок с увеличением плотности мощности.
. Увеличивается коэффициент эрозии поверхности мишени на 2 порядка за счет испарительной компоненты.
. Обнаружена зависимость скорости осаждения тонкопленочных покрытий от материала тигля.
Введение
Осажденные тонкие пленки были, по-видимому, впервые получены в 1857 г. Фарадеем при проведении им опытов по взрыву металлических проволочек в инертной атмосфере. Дальнейшие эксперименты по осаждению пленок были стимулированы в XIX-м столетии интересом к оптическим явлениям, связанным с тонкими слоями вещества, и исследованиями кинетики и диффузии газов. В 1887 г. Нарволд на примере проволок из платины продемонстрировал возможность осаждения тонких металлических пленок в вакууме с использованием джоулева тепла. Годом позже Купдт применил этот же метод для измерения показателя преломления пленок металлов.
В последующие десятилетия тонкие пленки использовались только для чисто физических исследований. Только с совершенствованием вакуумного оборудования, которое позволило организовать массовое производство и контроль свойств тонких осажденных пленок, последние нашли промышленное применение. За последнюю четверть века области применения тонких пленок значительно расширились. В качестве примера можно привести просветляющие покрытия, зеркала, интерференционные фильтры, солнечные очки, декоративные покрытия на пластиках и тканях, использование тонких пленок в электронно-лучевых трубках и совсем недавно - в производстве микроэлектронных схем. [1]
Технологии нанесения тонких пленок становятся все более важными для получения материалов с различными физико-механическими и трибологическими свойствами. Тонко-пленочные покрытия находят широкое применение в машиностроении, медицине и микроэлектронике. Как показывают литературные данные, проблема влияния состава мишени на преимущественное распыление компонентов мишени в настоящее время остается открытой. Условия и процессы массопереноса распыленного материала мишени к поверхности конденсации, определяют состав и структуру получаемых покрытий. [2]
Часто вакуумное осаждение тонких пленок рассматривают как один процесс, однако правильнее его представлять как несколько различных процессов, а именно:
) переход вещества из конденсированной фазы, которая может
быть твердой или жидкой, в газообразную;
) перенос паров вещества в пространстве от испарителя до
подложки при пониженном давлении газа;
) конденсация паров вещества при достижении подложки [1].
В последние годы, благодаря интенсивным экспериментальным и теоретическим исследованиям, имеются различные методики получения образцов, дающие результатом пленки с воспроизводимыми и стабильными характеристиками[3].
Целью работы является получение данных о зависимостях производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью от режимов её мощности.
Для достижения этой цели нужно решить следующие задачи:
проанализировать магнитное поле магнетронной;
распылительной системы с жидкометаллической мишенью;
получить тонкопленочные покрытия;
измерить толщину полученных пленок;
получить данные о скоростях роста толщины пленок;
исследовать механизмы эрозии поверхности;
определить коэффициенты эрозии.
1. Получение тонкопленочных покрытий в вакууме
.1 Термическое испарение
Процесс нанесения тонких пленок в вакууме состоит в создании (генерации) потока частиц, направленного в сторону обрабатываемой подложки, и последующей их конденса?/p>