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文檔簡介
1、一種增磁裝置在磁控射頻建設(shè)紙杯薄膜中的應(yīng)用(王懷義、刁訓(xùn)剛、王聰、郝維昌、王天民)磁控濺射技術(shù) 王怡德洛侖茲力F=QVB輝光的強(qiáng)烈程度應(yīng)該是:過高或過低的真空度都會(huì)導(dǎo)致滅輝,真空度太高,自由分子太少,電離后不足以形成等離子體,真空度太低,分子自由程太小,也不利于等離子體的維持.我在做射頻清洗的實(shí)驗(yàn)時(shí)也遇到過高真空起輝而低真空滅輝或匹配不好的情況,后來證明是射頻電源的接地處理上出現(xiàn)了問題,經(jīng)修正后這種情況就沒有了.充氣流量越大,輝光就越強(qiáng)烈,直到知道氣壓超過一定壓力本論文中樣品采用中科院沈陽科學(xué)儀器廠JGP350型磁控濺射鍍膜機(jī)制備,真空抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵(前級泵)和分子泵(主泵)組成,極限真空度
2、可達(dá)2.0×10-4Pa。濺射系統(tǒng)配有三個(gè)立式靶,其中兩個(gè)接射頻陰極(RF),另一個(gè)接直流陰極(DC)。RF的濺射功率可在0200W之間調(diào)節(jié),直流電源電壓為02000V。中間樣品控制架上有3個(gè)樣品夾具,樣品控制架可通過旋轉(zhuǎn)來選擇所要濺射的靶。其中一個(gè)樣品位的后面有加熱電阻絲,可對該位置上的襯底加熱,使得襯底溫度在室溫與400之間可調(diào)。靶和襯底間距為5cm。由于靶材CdTe和ZnTe陶瓷靶的電導(dǎo)率較低,所以采用射頻濺射模式。工作氣體為氬氣。磁控濺射所用靶材是純度為99.999%的ZnTe和CdTe化合物陶瓷靶,靶材直徑為100mm、厚6mm。沉積薄膜用的襯底均為普通玻璃,襯底厚1mm,
3、長寬為2.5×6cm。 射頻濺射時(shí),采用高頻射頻電源(13.56MHz),分別將靶材和真空室的其他部分耦合在電源的兩極,襯底處于靶材對應(yīng)的位置,與靶材間距為5cm, 射頻磁控濺射時(shí)放電的過程(工作氣體為Ar氣): 1)無光放電 打開射頻電源及電流顯示器,即會(huì)有十毫安以下以下的電流顯示。這時(shí)真空室中一般會(huì)有幾帕到幾十帕的Ar壓,始終有少量Ar處理游離態(tài),以電子和Ar正離子的狀態(tài)存在。并維持微弱的電流。 然后隨著電壓的增加,電流會(huì)逐漸增加。當(dāng)兩極加上電壓后,電子和Ar+在電壓作用下,往返于兩極。這時(shí)外加電壓的變化周
4、期為7e-8s,正離子的濃度來不及改變,電子的質(zhì)量很小,速度快,可以在電壓方向改變的半個(gè)周期內(nèi)形成電流。 升高電壓,電子加速獲得較大動(dòng)能,碰撞Ar氣分子時(shí),使之電離。增加了正離子和電子的濃度,進(jìn)一步導(dǎo)致電流增加。 2)輝光放電區(qū) 當(dāng)電壓繼續(xù)升高,電流繼續(xù)增大;電壓升高到500V附近時(shí),達(dá)到臨界點(diǎn),產(chǎn)生輝光,同時(shí)電流基本不變,電壓隨之降低。 這一階段中,電壓增大到一定的值,正離子在較大的電場作用下,加速獲得足夠的動(dòng)能, 當(dāng)電壓進(jìn)一步增加時(shí),湯森放電的電流將隨之增大,當(dāng)電流增大到臨界點(diǎn)時(shí),極板兩端電壓突然降低,(在射頻濺射時(shí)
5、,這一區(qū)域也很明顯,在可以起輝的氣壓下,電壓增加到500V左右時(shí),電流保持不變,電壓突然降低,同時(shí)起輝。)電流突然增大,并同時(shí)出現(xiàn)帶有顏色的輝光,此過程稱為氣體的擊穿,圖中電壓稱為擊穿電壓。這時(shí)電子和正離子是來源于電子碰撞和正離子的轟擊(正離子對陰極的靶材轟擊,轟擊出靶材料中的電子,然后這些電子在加速向陽極(一般放有基底的過程中,會(huì)再把氣體電離,電離出更多的電子和正離子,然后電子再加速,電離氣體,而正離子則獲得動(dòng)能后轟擊陰極,然后不斷循環(huán)并增大,猶如雪崩)。這時(shí)電子和離子的來源已經(jīng)不再是Ar的自然電離了; 這一階段,維持放電的電壓較低,且不變,電流的增大與電壓無關(guān),而只與陰極板上產(chǎn)生
6、輝光的表面積有關(guān)。正常輝光放電的電流密度與陰極材料和氣體的種類有關(guān)。氣體的壓強(qiáng)與陰極的形狀對電流密度的大小與有影響。電流密度隨氣體壓強(qiáng)增加而增大,凹面形陰極的正常輝光放電密度要比平板形陰極大數(shù)十倍以上。 由于正常輝光放電時(shí)電流密度仍然比較小,所以在濺射等方面均是選擇在非正常輝光放電區(qū)工作。 4)非正常輝光區(qū) 在轟擊覆蓋住整個(gè)陰極表面后,進(jìn)一步增加功率,放電的電壓和電流密度將同時(shí)增大,進(jìn)入非正常輝光放電狀態(tài)。其特點(diǎn)時(shí),電流增大時(shí),兩放電極板間電壓升高,且陰極電壓降的大小 與電流密度和氣體壓強(qiáng)有關(guān)。因?yàn)榇藭r(shí)輝光已布滿正個(gè)陰極,再增加電流時(shí),離子層已無法向四周擴(kuò)散, 這樣,正離子層便向陰極靠攏,使正離子層與陰極間距離縮短,此時(shí)若要想提高電流密度,則必須增大陰極壓降使正離子有更大的能量去轟擊陰極,使陰極產(chǎn)生更多的二次電子。 氣體流量計(jì). 熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)采用熱擴(kuò)散原理,熱擴(kuò)散技術(shù)是一種在苛刻條件下性能優(yōu)良、可靠性高的技術(shù)。其典型傳感元件包括兩個(gè)熱電阻(鉑RTD),一個(gè)是速度傳感器,一個(gè)是自動(dòng)補(bǔ)償氣體溫度變化的溫度傳感器。當(dāng)兩個(gè)RTD被置于介質(zhì)中時(shí),其中速度傳感器被加熱到環(huán)境溫度以上的一個(gè)恒定的溫度,氣體流量計(jì)另一個(gè)溫度傳感器用于感應(yīng)介
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