А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко




Скачать 67.68 Kb.
PDF просмотр
НазваниеА. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко
Дата конвертации03.10.2012
Размер67.68 Kb.
ТипДокументы
ИСПАРЕНИЕ МАКРОЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ СИЛЬНОТОЧНОГО ИМ-
ПУЛЬСНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
А.А. Бизюков, К.Н. Середа, А.Е. Кашаба, Е.В. Ромащенко*, А.Д. Чибисов, 
В.В. Поневчинский*, В.В.Слепцов**
Харьковский национальный университет им. В.Н.Каразина
Харьков, Украина
тел.(057) 335-37-44
*Восточноукраинский национальный университет им. В.Даля
Луганск, Украина
**“МАТИ”–РГТУ им. К.Э.Циолковского, Москва, Россия
Исследуются сильноточные импульсные режимы работы планарной магнетронной распылительной си-
стемы (МРС) с образованием на поверхности распыляемой мишени катодных пятен. Технологические испы-
тания показали, что скорость осаждения покрытий зависит от типа разряда в МРС, и эта зависимость в им-
пульсных  режимах более  сильная,  чем  в  постоянных.  В  осажденном  покрытии не   обнаружено  наличие 
капель материала катода. Это обусловлено тем, что они испаряются под действием потоков заряженных ча-
стиц   плотной   плазмы.   Предложена   теоретическая   модель,   показывающая   возможность   испарения   или 
уменьшения размеров определенной части капель в плазменном потоке вакуумной дуги. Показано, что эф-
фективность испарения капельной фазы растет с увеличением плотности плазмы.
PACS: 52.80.Mg 
1. ВВЕДЕНИЕ
Кроме того, контролируемый переход МРС при уве-
В настоящее время в различных отраслях народ-
личении разрядного тока в импульсный дуговой ре-
ного хозяйства, машиностроении и медицине широ-
жим с магнитным удержанием катодного пятна на 
ко используются вакуумно-плазменные технологии 
рабочей   поверхности   мишени   (что   обеспечивается 
получения покрытий на поверхности материалов. В 
топографией магнитного поля типичной МРС) поз-
вакуумно-плазменных   технологических   процессах 
воляет   получить   универсальную   технологическую 
осаждения тонких плёнок, наряду с другими метода-
систему (магнетрон – дуговой испаритель) без изме-
ми, применяется метод магнетронного распыления 
нения базовой конструкции [7-9].
[1]. В последнее время интенсивно исследуются им-
Вместе с тем, характерной особенностью дугово-
пульсные   режимы   работы   магнетронно-распыли-
го разряда в вакууме является наличие на катодной 
тельных систем (МРС) и разрабатывается оборудо-
поверхности быстро перемещающихся катодных пя-
вание   для   решения   новых   технологических   задач 
тен. Эрозия поверхности катода вакуумной дуги под 
[2].   Это   обусловлено   рядом   преимуществ   им-
воздействием катодного пятна обуславливает гене-
пульсного   газового   разряда   перед   стационарным: 
рацию потоков ионов, нейтрального пара и макроча-
высокой   плотностью   плазмы   газового   разряда, 
стиц – капель (иногда – твердых осколков) материа-
контролируемостью теплового воздействия на обра-
ла катода. Основными продуктами эрозии являются 
батываемое изделие, расширением диапазона пара-
ионы   и   капли,   доля   нейтрального   пара   в   расходе 
метров   технологических   процессов   и   т.д.   [3].   Ис-
массы   катода   мала   и   не   превышает   1%   [10-12]. 
пользование так называемой “импульсной плазмы” 
Вклад капельной фазы в полный массоперенос мате-
является весьма перспективным для различных про-
риала катода может достигать 90%. Макрочастицы 
цессов плазменной обработки материалов. В настоя-
имеют   размеры  1100 мкм ,   однако   встречаются 
щее   время   для   увеличения   скорости   и   улучшения 
более крупные и  более мелкие  частицы. Скорость 
однородности осаждения покрытий, улучшения ка-
движения   капель  
2
4
10 10 см с   [13].   Количество 
чества осаждаемых тонких плёнок широко исполь-
макрочастиц зависит от материала катода, тока ду-
зуются импульсные разряды постоянного тока (dc), 
гового разряда, теплового режима и геометрии като-
высокочастотные разряды (RF) или микроволновые 
да [14].
разряды (MW) [4, 5]. Применение импульсной плаз-
Наличие макрочастиц материала катода в плазме 
мы позволяет также снизить шероховатость, препят-
газового   разряда   ограничивает   применимость   дан-
ствует   образованию   кластеров,  снижает   поврежде-
ного метода нанесения покрытий в таких областях, 
ния осаждаемого покрытия, вызываемые накоплен-
как оптика, микроэлектроника, точная механика, ме-
ным поверхностным зарядом, и уменьшает тепловой 
дицина, поскольку такие характеристики, как адге-
поток на поверхность.
зия покрытия с поверхностью, пористость, шерохо-
Исследование   импульсных   МРС   в   режимах   с 
ватость   поверхности   покрытия   оказываются   неу-
большими   разрядными   токами   стимулируется   воз-
довлетворительными   для   решения   целого   спектра 
можностью   уменьшения   энергетических   затрат   на 
технологических задач.
процесс ионного распыления при больших плотно-
В настоящей работе исследуются процессы оса-
стях ионного тока на мишень – переход ион-атом-
ждения покрытий с использованием планарной маг-
ного взаимодействия в режим “тепловых пиков” [6]. 
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
136
               Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.136-141.



нетронной   распылительной   системы   в   сильноточ-
критического значения (около 80 А), которое соот-
ных импульсных режимах.
ветствует току одного катодного пятна для медного 
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
электрода,   наблюдается   резкий   срыв   напряжения 
разряда до значений около 100 В и разряд переходит 
Экспериментальные   исследования   импульсных 
в фазу импульсной вакуумной дуги.
режимов проводились на макете экспериментальной 
установки,   который   содержал   планарную   магне-
тронную распылительную систему с медной распы-
ляемой   мишенью   (катод   МРС)   диаметром   100 мм, 
помещенную   в   вакуумную   камеру  установки   типа 
УВН-71. Под  мишенью располагалась система по-
стоянных   магнитов,   создающая   магнитное   поле 
арочной конфигурации. Напряженность магнитного 
поля на поверхности распыляемой мишени состав-
ляла  Н≈800 Э. Обрабатываемые подложки распола-
гались на расстоянии 60 мм от катода МРС на охла-
ждаемом вращающемся барабане – подложкодержа-
теле.
Вакуумная система обеспечивала откачку рабо-
чего объёма до давления  
− 5
5⋅10 Торр. Рабочее дав-
ление устанавливалось путем непрерывного напуска 
рабочего   газа   (аргон)   непосредственно   в   область 
разряда.
Питание МРС осуществлялось от сильноточного 
импульсного блока питания, обеспечивающего меж-
ду   электродами   МРС   импульсное   напряжение   ам-
плитудой  U  ≈1200 В   с   частотой   5   Гц,   задаваемой 
Рис.1. Типичные осциллограммы напряжения и 
блоком управления. Ток разряда мог регулироваться 
тока разряда в МРС
в пределах от 500 до 3000 А.
Дуговой разряд в импульсной МРС имеет свои 
Измерения напряжения на разрядном промежут-
особенности.   При   больших   магнитных   полях   ка-
ке проводились с использованием высокоомного ма-
тодные пятна образуются на поверхности мишени в 
лоиндуктивного делителя напряжения. Ток разряда 
области магнитной ловушки магнетрона, т.е. дуго-
измерялся   с   помощью   пояса   Роговского.   Во   всех 
вой разряд происходит в поперечном магнитном по-
экспериментах погрешность измерений параметров 
ле.  Разряд   характеризуется   повышенным   напряже-
импульсов напряжения и тока разряда не превышала 
нием,  U=50…12 B, которое изменяется пропорцио-
20%.
нально напряжённости магнитного поля и току раз-
Определение   основных   технологических   пара-
ряда.   При   малых   разрядных   токах  I=80…150 A 
метров МРС в импульсных сильноточных режимах 
структура   плазменного  шнура   подобна   магнетрон-
работы   (скорости   осаждения,   рабочих   давлений   и 
ной – равномерно светящийся плазменный тор над 
т.д.) проводилось при напылении меди на кремние-
зоной эрозии мишени с катодными пятнами. По кос-
вые пластины при времени напыления  =10 минут.
венным признакам катодные пятна в этом режиме 
можно   классифицировать   как   первого   рода.   При 
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 
увеличении   разрядного   тока   (за   времена   порядка 
И ОБСУЖДЕНИЕ
1…3 мкс)) происходит пробой внешнего магнитного 
Диапазон   давлений   рабочего   газа   (аргона)   при 
поля   магнетрона   собственным   магнитным   полем 
которых устойчиво зажигается импульсный сильно-
дрейфового тока [15]. Разрядный ток в магнетроне 
точный разряд, составлял  = (25)
− 3
⋅10 Торр .
связан   с   дрейфовым   током   Iд   соотношением 
На   Рис.1   приведены   типичные   осциллограммы 
ν ω
д (
He ) ,   где  ν   –   частота   электрон-атомных 
напряжения и тока разряда в МРС.
столкновений,   ω
– электронная циклотронная ча-
Видно, что при достижении напряжением на раз-
He
рядном промежутке значения  11001200 В   проис-
стота.   Так   как   для   параметров   разряда   величина 
ω He ν
ходит зажигание разряда. В начальной стадии горе-
  лежит в диапазоне 10…100, напряжённость 
ния, в течение 10 мкс разряд характеризуется повы-
магнитного поля дрейфового тока может быть срав-
шенным значением напряжения (около 1000 В) и не-
нима по величине с полем магнитной системы маг-
значительными значениями тока (несколько десят-
нетрона. Таким образом, при больших токах конфи-
ков ампер). Такие значения напряжения и тока раз-
гурация   магнитного   поля   теряет   удерживающие 
ряда свидетельствуют о том, что в начальной стадии 
свойства и дуговой разряд переходит из разряда с 
зажигается импульсный магнетронный разряд с по-
поперечным магнитным полем в разряд с продоль-
вышенными, по сравнению со стационарным магне-
ным магнитным полем [7]. При этом ток разряда за 
тронным разрядом, значениями тока и напряжения. 
время   порядка   15 мкс  возрастает   до   максимально 
Однако при превышении током разряда некоторого 
достижимого значения.
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
137
               Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.136-141.



Технологические   испытания   показали,   что   ско-
течение 15 мин  при токе разряда   ≈ 800 А
р
, дли-
рость осаждения покрытий зависит от типа разряда 
тельности импульса 15 мкс  и частоте 5 Гц, в этом 
в МРС, и эта зависимость в импульсных режимах 
режиме   не   происходит   значительного   разогрева 
более сильная, чем в постоянных. Механические и 
подложки.
адгезионные характеристики покрытий также улуч-
шились.
Увеличение   скорости   массопереноса   в   им-
пульсных   режимах   работы   МРС   с   повышенными 
значениями   тока   и   напряжения   разряда   вероятно 
связано с переходом ион-атомного распыления в ре-
жим "тепловых пиков", когда ток разряда достигает 
значений, типичных для вакуумной дуги, но пере-
ход в дуговой разряд и возникновение катодных пя-
тен еще не происходит. При переходе МРС в режим 
импульсной   вакуумной   дуги   с   ограничением   тока 
поперечным магнитным полем, а затем в режим ва-
куумной дуги в продольном магнитном поле увели-
чение скорости массопереноса обусловлено эрозией 
Рис.4. Фотография поверхности трековых мембран 
катода под действием катодных пятен.
с размерами пор 0,3 мкм
Зависимость скорости осаждения от тока разряда 
Фотография поверхности образцов приведена на 
носит нелинейный характер (Рис.2).
Рис.4. Наличие капель в осажденном покрытии не 
 
0,18
обнаружено.
Отсутствие в осажденном покрытии капель мате-
0,16
риала катода обусловлено, очевидно, тем, что они 
испаряются под действием потоков заряженных ча-
0,14
ин

стиц плотной плазмы. Макрочастицы, вылетевшие с 
км 0,12
поверхности катода, пролетая через плазму вакуум-
 
 ,м
ной дуги, подвергаются воздействию электронов и 
дения 0,10
ионов плазмы, что обуславливает заряд макрочастиц 
v осаж
0,08
до амбиполярного потенциала, определяемого пара-
метрами   плазмы.   Величина   потенциала   капли   в 
0,06
плазме вакуумной дуги может быть определена из 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
условия равенства ионного и электронного токов на 
I  , А
р
поверхности капли. Учитывая, что в стационарном 
Рис.2. Зависимость скорости осаждения (v)
дуговом разряде низкого давления образуется неизо-
от тока разряда (Ip)
термическая
 
плазма
 
с
 
плотностью 
Исследования микроструктуры пленок меди, по-
8
12
− 3
n

pl = 10
10 см  

 
импульсном 
лученных   дуговыми   методами,   проведенные   в   [2] 
12
15
− 3
для токов разряда 500…1000 А, показали наличие в 
n

pl = 10
10 см ),   температурой   электронов 
конденсате капель (Рис.3).
≈ 10 эВ
< 1
e
  и   температурой   ионов  
эВ
i
,   для 
ионного тока на каплю можно воспользоваться вы-
ражением Бома   = 0.6 ⋅ en
T m . Тогда для по-
i
pl
e
i
тенциала
 
капли
 
можно
 
записать: 
ϕ = (T e ln 0.6 2
≈ − 52 ,   где     и     – 
e
) (
m m
e
)
в
i
e
масса иона и электрона, соответственно;     – заряд 
электрона. Следовательно, ионы плазмы, ускоряясь 
в поле дебаевского слоя, бомбардируют поверхность 
капли с энергией, определяемой потенциалом капли, 
а электроны плазмы тормозятся в поле слоя, и на по-
верхность капли попадает только часть электронов 
из высокоэнергетичного хвоста функции распреде-
ления.   Тогда   для   мощностей,   передаваемых   капле 
Рис.3. Тороидальная форма капель меди на поверх-
электронной и ионной компонентами плазмы, мож-
ности плазменно-дуговых конденсатов
но записать следующие выражения:
(увеличение х2000)
dE n
kT
π
m e− eϕ kTe kT S dt ,
Исследование микроструктуры поверхности про-
e
pl
e
e
e
k
водилось на полимерных трековых мембранах с раз-
dE = ,
0 6n
2kT m ε S dt ,                        (1)
i
pl
e
i
i
Д
мерами   пор   0,3 мкм,   которые   использовались   для 
где   = 4π
+
Д
(D
Д
)2
2   – площадь поверхности, 
наглядности в качестве масштабных меток. Напыле-
ние меди проводилось на одну сторону подложки в 
собирающей ионы;   D
2 = R
Д
Д   –   толщина   дебаев-
ского   слоя;   –   начальный   размер   макрочастицы; 
138

ε = ϕ
e
отличается от нормальной (для плоской поверхно-
i
 – энергия ионов. Суммарная энергия, кото-
рую электроны и ионы переносят на каплю, равна 
сти).
Уравнение (4), дополненное начальным услови-
dE dE dE
e
.
ем – начальная температура капель равна темпера-
В   результате   ионной   и   электронной   бомбарди-
туре плавления  ≡ T t
(
0
= 0) = T
, описывает изме-
ровки   происходит   нагрев   капли.   Однако   одновре-
плав
менно с нагревом капли происходит её охлаждение 
нение температуры капли в плазме вакуумной дуги 
за счет ИК-излучения и теплообмена с окружающим 
при воздействии на неё нагревающих и охлаждаю-
газом.   Охлаждение   капли   за   счет   ИК–излучения 
щих   факторов.   В   результате   численного   решения 
описывается законом Стефана-Больцмана, который 
уравнения (4) с учетом соотношений (5)-(6) получе-
в нашем случае принимает вид:
на зависимость температуры капли от времени пре-
бывания в плазме с разной плотностью.
dE =
4
α σ
S dt ,                   (2)
R
к
Во всех расчетах принималось, что при удалении 
где  α –   средняя   интегральная   излучательная 
от   поверхности   катода   плотность   плазмы   спадает 
способность капли, σ – постоянная Стефана-Больц-
экспоненциально на 3 порядка на длине 5 см.
мана.
На   Рис.5   приведена   зависимость   температуры 
Теплообмен   с   окружающим   газом   описывается 
медных  капель   с   начальным  размером  
4
10−
=
см 
законом Ньютона, который в нашем случае прини-
от времени пролета в плазме при различных значе-
мает вид:
ниях плотности плазмы у катода. На Рис.6. приведе-
dE k n V S T
( − )dt
n
Б n Tn k
n
к
,                (3)
на аналогичная зависимость для титановых капель.
где   k
Т, К
Б –   постоянная   Больцмана,   –   температура 
капли,   T
n
–   температура   нейтральных   атомов,  
  и 
2200
VTn –   плотность   и   тепловая   скорость   нейтральных 
2000
атомов, соответственно.
Уравнение теплового баланса капли имеет вид:
1800
(k n V S T
(
− ) − α σ 4+
1600
Б
n Tn
к
n
к
к
en kT
π
m e− eϕ kTe S +
1400
e
e
k
,   (4)
1200
+ 0.62kT m ε )dt m
+ λ
e
i
i
Д
(t)cdT dm
где  − удельная теплоемкость материала капли,  – 
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
t, с
масса   капли;   ∆ − прирост   массы   газообразной 
Рис.5. Зависимость температуры медных капель с 
фазы за время  ∆ ,  λ − скрытая теплота парообразо-
начальным размером 
4
10−
=
см от времени проле-
вания.
Согласно [16], скорость испарения   материала 
та в плазме при плотности плазмы у катода:
15

15

капли   нагретой   до   температуры     определяется 
_______
3
= 3
,
0 ⋅ 10 см ; ……….
3
= ,
1 7 ⋅ 10 см ;
числом   частиц,   покидающих   в   единицу   времени 
- - - - - 
15
− 3
= 5 ⋅ 10 см
единицу площади поверхности. Если рассматривать 
Т, К
тело, находящееся в равновесии со своим насыщен-
3500
ным паром, то число частиц, покидающих поверх-
ность тела, равно числу частиц, падающих в течение 
3250
того же времени на эту поверхность, т.е. равно
3000
(2π m kT ,                       (5)
2750
0
)12
где  − давление насыщенного пара при температу-
2500
ре поверхности   , которое обеспечивает скорость 
2250
конденсации,   определенную   в   экспериментальных 
2000
условиях,   m0 − масса   молекул,   − постоянная 
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
Больцмана.
t, с
Упругость насыщенного пара экспоненциально 
Рис.6. Зависимость температуры титановых 
растет с температурой
капель с начальным размером 
3
10−
=
см от време-
µ λ  1
1 
ни пролета в плазме при плотности плазмы у като-
exp
0


 ,                   (6)
 T T
да:
0

_______
15
− 3
= 5
,
0 ⋅ 10 см ; ………. 
15
− 3
= 1⋅ 10 см ;
где   p0− известное давление при температуре плав-
- - - - - 
15
− 3
ления  T
µ
= 5
,
1 ⋅ 10 см
0 , 
− молярная масса.
Влияние кривизны поверхности капли на упру-
Из рисунков видно, что на начальной стадии при 
гость насыщенных паров мы не учитываем, так как, 
пролете каплей плотной прикатодной плазмы проис-
например, при радиусе капли, равном 10 мкм, упру-
ходит интенсивный нагрев капель. При достаточно 
гость   насыщенных   паров   только   на   один   процент 
высоких плотностях прикатодной плазмы капли мо-
гут быть разогреты даже до температуры кипения 
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
139
               Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.136-141.


материала. При больших временах, при пролете кап-
– титановой капли при плотности плазмы у като-
лями   уже   менее   плотной   плазмы,   температура 
да 
15
3
10

=
см ; 4 – титановой капли при плотно-
капель выходит на насыщение и даже может проис-
сти плазмы у катода 
14
3
ходить некоторое охлаждение капель.
10

=
см
Вычислена   скорость   изменения   размера   капли 
Таким   образом,   показана   принципиальная   воз-
(скорость   испарения)   при   различных   значениях 
можность   испарения   или   уменьшения   размеров 
плотности плазмы у катода.
определенной части капель в плазменном потоке ва-
На Рис.7 показаны результаты вычислений ско-
куумной дуги. Эффективность испарения капельной 
рости изменения радиуса титановых капель при раз-
фазы растет с увеличением плотности плазмы. По-
личных значениях плотности плазмы у катода.
лученные результаты могут быть использованы при 
J, cм/c
разработке новых и усовершенствовании уже суще-
ствующих дуговых испарителей с целью увеличения 
0.001
качества покрытий и эффективности метода вакуум-
0.0008
но-дугового нанесения покрытий.
ЛИТЕРАТУРА
0.0006
1. Б.С. Данилин.  Применение   низкотемператур-
0.0004
ной   плазмы   для   нанесения   тонких   плёнок
М.: «Энергоатомиздат», 1989, с.328.
0.0002
2. В.П. Белевский, А.И. Кузьмичёв и др.  Импульс-
0
ная   ионная   обработка   и   осаждение   тонких 
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
плёнок и покрытий. Киев: Об-во “Знание” Укра-
t, с
ины, 1991, с.23.
Рис.7. Скорость испарения титановых капель при 
3. А.И. Кузьмичёв.  Модуляторы   для  импульсного 
различной плотности плазмы у катода:
питания   магнетронных   распылительных   си-
_______
15
− 3
= 5
,
0 ⋅ 10 см ;    ………. 
15
− 3
= 1⋅ 10 см ;
стем.  Труды   7   Международного   симпозиума 
- - - - - - 
15
− 3
= 5
,
1 ⋅ 10 см
“Тонкие   плёнки   в   электронике”,   Йошкар-Ола. 
Из   рисунков   видно,   что   на   малых   временах, 
1996, с.237-240.
когда капли находятся в плотной прикатодной плаз-
4. K. Awazu,   N. Sakudo,   H. Yasui,   et   al.  Films 
ме, происходит интенсивное испарение капель, а по 
formed   by   hybrid   pulse   plasma  coating   (HPPC) 
мере   удаления   капель   от   катода,   в   область   менее 
system.  AIP Conference Proceedings, 2001, v.576, 
плотной плазмы, скорость испарения капель снижа-
Issue 1, p.955.
ется, выходит на насыщение и стремится к нулю.
5. Sanner Mark A., Park Jin Y. Dynamic pulsed plas-
На Рис.8 приведена зависимость радиуса медных 
ma   reactor   for   chemical   vapor   deposition   of   ad-
и титановых капель от времени при двух отличаю-
vanced   materials   //  Review   of   Scientific   Instru-
щихся на порядок значениях плотности плазмы у ка-
ments. 1997, v.68, Issue 3, p.1575.
тода.   Для   наглядности   начальный   размер   частиц 
6. Р. Бериш. Распыление твёрдых тел ионной бом-
принят   100 мкм,   т.е.   самый   крупный   возможный 
бардировкой. М.: Мир, 1984, с.336.
размер. Из рисунка видно, что даже такие крупные 
7. A.A. Bizyukov, A.Y. Kashaba, E.V. Romaschenko, 
капли при достаточно высоких плотностях плазмы 
et   al.   Features   of   high-current   pulsed   regimes   in 
могут быть испарены за времена не более несколь-
magnetron sputtering systems // Problems of Atom-
ких десятитысячных долей секунды. Учитывая, что 
ic Science and Technology. Series: Plasma Physics
2005, №2 (11), p.167-169.
скорость   движения   капель  
2
4
10 10 см с   можно  8. A.A. Bizyukov,  А.Y. Kashaba, I.K. Tarasov, et al. 
утверждать,   что   испарение   капель   происходит   на 
Pulsed magnetron sputtering system.  Abstracts of 
длине пролета около 1 см.
Eight International Conference on Plasma Surface 
Engineering.   Garmisch-Partenkirchen.
 2002, 
WePPU2, p.367.
9. A.A. Bizyukov, A.Y. Kashaba, K.N. Sereda. Multi-
purpose pulsed device for high rate deposition. Ab-
stracts of the 4th Asian-European International Con-
ference   on   Plasma   Surface   Engineering   (AEPSE 
2003). Jeju City, Korea. 2003, TuA–AO2.
10. C.W. Kimblin.  Erosion and ionization in the cath-
ode   spot   region   of   vacuum   arcs   //  J.   Appl. 
Phys
.1973, v.44, №7, p.3074-3081.
11. J.E. Daalder.   Components   of   cathode   erosion   in 
vacuum arcs //  J. Phys. D: Appl. Phys.  1976, v.9, 
№11. p.2379-2395.
Рис.8. Зависимость радиуса медных и титановых 
12. J.E. Daalder. Erosion and the origin of charged and 
капель от времени: 1 – медной капли при плотно-
neutral species in vacuum arcs // J. Phys. D: Appl. 
сти плазмы у катода 
15
3
10

=
см ; 2 – медной кап-
Phys. 1975, v.8, №14. p.1647-1659.
ли при плотности плазмы у катода 
14
3
10

=
см ; 3 
140

13. Б.Н. Клярфельд,   Н.А. Неретина,   Н.Н. Дружинина.  15. A.A. Bizyukov,  A.Y. Kashaba,  V.I.Maslov,  et  al. 
Разрушение металлов катодным пятном дуги в 
Ion beam formation in the field of double layer sta-
вакууме // ЖТФ. 1969, т.39, вып.6, с.1061-1065.
bilized by spatial reversal of magnetic field // Plas-
14. G.W. McClure.   Plasma   expansion   as   a   cause   of 
ma Devices and Operations, 2000, v.8, №3, p.147-
metal displacement in vacuum arc spots // J. Appl. 
166.
Phys. 1974, v.45, №5, p.2078-2084.
16. Л.Д. Ландау,   Е.М. Лифшиц.  Статистическая 
физика -М.: «Наука», 1986.
EVAPORATION OF MACROPARTICLES IN PLASMA OF HIGH-CURRENT PULSED ARC DIS-
CHARGE AT LOW PRESSURE
A.A. Bizyukov, K.N. Sereda, A.Y. Kashaba, E.V. Romaschenko, A.D. Chibisov, V.V. Ponevchinskiy, 
V.V. Sleptsov
In the article, we investigate high-current regimes with initiation of cathode spots on the sputtered surface in 
planar magnetron sputtering system. The trials show that deposition rate depends on the discharge type in the system 
and this dependence in pulsed regimes is stronger than in stationary ones. The deposited coating does not contain 
drops of cathode material. The absence of drops is conditioned by the fact that they are evaporated under the effect 
of charged particle fluxes of dense plasma. The theoretical model describing possibility of evaporation or size 
decreasing of several sorts of particles in the plasma flux of vacuum arc is proposed. It was shown that efficiency of 
drop evaporation increases with increasing plasma density.
ВИПАРОВУВАННЯ МАКРОЧАСТИНОК У ПЛАЗМІ ПОТУЖНОСТРУМОВОГО ІМПУЛЬСНОГО 
ДУГОВОГО РОЗРЯДУ НИЗЬКОГО ТИСКУ
О.А. Бізюков, К.М. Середа, А.Є. Кашаба, О.В. Ромащенко, О.Д. Чібісов, В.В. Поневчинський, 
В.В. Слєпцов
Досліджуються   потужнострумові   імпульсні   режими   роботи   планарної   магнетронної   розпилювальної 
системи (МРС) з утворенням на поверхні розпалюваної мішені катодних плям. Технологічні випробування 
показали,   що   швидкість   осадження   покриттів   залежить   від   типу   розряду   в   МРС,   і   ця   залежність   в 
імпульсних режимах більш сильна ніж у постійному. В осадженому покритті не виявлена наявність крапель 
матеріалу катода. Відсутність в осадженому покритті крапель матеріалу катода, обумовлена тим, що вони 
випаровуються   під   дією   потоків   заряджених   частинок   плазми   з   високою   густиною.   Запропоновано 
теоретичну модель, яка показує можливість випаровування або зменшення розмірів певної частини крапель 
в плазмовому потоці вакуумної дуги. Показано, що ефективність випаровування краплинної фази росте зі 
збільшенням густини плазми.
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
141
               Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.136-141.

Document Outline

  • A.A. Bizyukov, K.N. Sereda, A.Y. Kashaba, E.V. Romaschenko, A.D. Chibisov, V.V. Ponevchinskiy, V.V. Sleptsov


Похожие:

А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта РФ
Автор:                                          Н. Н. Середа, преподаватель естественных дисциплин 
А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко icon№37, середа, 10 вересня 2008р. Сенсації, про рама та ре лама
«Ria», «ria ïëþñ», «”20 õâèëèí” Æèòîìèð», «ÂѲ̻, «ria êîçÿòèí», «ria øàðãîðîä»     • Âñ³ òåëåïðîãðàìè   åô³ðíîãî, êàáåëüíîãî òà...
А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко icon№39, середа, 24 вересня 2008р. Сенсації, про рама та ре лама
«Ria», «ria ïëþñ», «”20 õâèëèí” Æèòîìèð», «ÂѲ̻, «ria êîçÿòèí», «ria øàðãîðîä»     • Âñ³ òåëåïðîãðàìè   åô³ðíîãî, êàáåëüíîãî òà...
А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко icon№33, середа, 13 серпня 2008р. Сенсації, про рама та ре лама
«Ria», «ria ïëþñ», «”20 õâèëèí” Æèòîìèð», «ÂѲ̻, «ria êîçÿòèí», «ria øàðãîðîä»     • Âñ³ òåëåïðîãðàìè   åô³ðíîãî, êàáåëüíîãî òà...
А. А. Бизюков, К. Н. Середа, А. Е. Кашаба, Е. В. Ромащенко iconАндрей Середа Дневник странника Челябинск, Цицеро 2008 удк 882 ббк 84(2Рос-Рус)6 С32 Издано при финансовой поддержке
Вовсе не из-за того, что вдруг откроются какие-то страш- ные тайны или что-то постыдное. Ведь это же кусочек моей
Разместите кнопку на своём сайте:
TopReferat


База данных защищена авторским правом ©topreferat.znate.ru 2012
обратиться к администрации
ТопРеферат
Главная страница