कैथोडिक चाप साठा का परिचय

कैथोडिक चाप जमाव उच्च गुणवत्ता पतली फिल्म कोटिंग्स लागू करने के लिए एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया औद्योगिक पैमाने पर प्रक्रिया है । प्रक्रिया कम वोल्टेज पर आधारित है, उच्च वर्तमान कैथोडिक चाप भौतिकी है कि एक घने, अत्यधिक के प्लाज्मा का उत्पादन । कैथोडिक चाप बयान अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा जमाव आयनों के साथ एक लगभग 100% से अधिक बयान प्लाज्मा की विशेषता है ।

कैथोडिक चाप जमाव विशेष रूप से डिजाइन जमाव सिर का उपयोग कर वैक्यूम शर्तों के तहत काम करता है । कैथोडिक चाप जमाव या तो डीसी या स्पंदित मोड में संचालित किया जा सकता है । किसी भी मामले में, एक बिजली की आपूर्ति एक वोल्टेज जो एक anode और कैथोड के बीच एक चाप निर्वहन पैदा करता है लागू होता है । आर्क वर्तमान कैथोड जो आम तौर पर "कैथोड स्पॉट" कहा जाता है पर एक अत्यंत उच्च वर्तमान घनत्व (~ 1012 a/) बनाता है पर एक छोटे से सतह क्षेत्र पर केंद्रित है ।

यह उच्च वर्तमान घनत्व एक अत्यंत उच्च शक्ति घनत्व के साथ जुड़ा हुआ है (~ १०१३ डब्ल्यू/m2) कि ठोस लक्ष्य (कैथोड सामग्री) के एक स्थानीयकृत चरण परिवर्तन का उत्पादन लगभग पूरी तरह से बाहर बयान प्लाज्मा । प्लाज्मा सब्सट्रेट की ओर परिवेश निर्वात में तेजी से फैलता है.

सब्सट्रेट पर जमाव के समय, प्लाज्मा प्रकाश तत्वों और भारी तत्वों के लिए 200 ev के लिए के बारे में 20 ev के काइनेटिक ऊर्जा के साथ आयन वेग है । यह sputtering, जहां ऊर्जा सबसे अधिक कुछ eV है की तुलना में किया जा सकता है । 

वहां उच्च आयन कैथोडिक चाप जमाव के साथ जुड़े ऊर्जा के लिए लाभ के एक नंबर रहे हैं । उदाहरण के लिए, कैथोडिक चाप बयान फिल्मों के लिए सघन हो जाते है और अंय तरीकों का उपयोग कर उत्पादित फिल्मों से बेहतर आसंजन विशेषताओं है । जमा परमाणुओं सतह घुसना, उच्च आसंजन के साथ सतह के लिए कोटिंग ताला ।

ऊर्जावान कैथोडिक चाप जमाव के द्वारा बनाई गई आयनों भी कम सब्सट्रेट तापमान के अंय प्रक्रियाओं की तुलना में उपयोग की अनुमति देते हैं । ऐसा इसलिए है क्योंकि कैथोडिक चाप जमाव आयनों अतिरिक्त थर्मल ऊर्जा सब्सट्रेट द्वारा प्रदान किए जाने के लिए की आवश्यकता के बिना घने, कॉंपैक्ट फिल्मों के रूप में पर्याप्त ऊर्जा ले ।

कैथोडिक चाप साठा के उच्च ionization अंश जमाव सामग्री को नियंत्रित करने की अनुमति देता है । सब्सट्रेट पक्षपाती द्वारा उदाहरण के लिए, सब्सट्रेट पर आयनों के प्रभाव ऊर्जा बढ़ाया जा सकता है. प्लाज्मा स्ट्रीम भी चुंबकीय क्षेत्र है, जो जमाव सामग्री सतह के बारे में ले जाया जा करने की अनुमति देता है का उपयोग कर rastered जा सकता है, सब्सट्रेट चलती बिना कोटिंग औसत ।

प्रतिक्रियाशील बयान के लिए, कैथोडिक चाप जमाव रासायनिक सटीक फिल्मों गैस दबाव की एक विस्तृत श्रृंखला से अधिक उत्पादन किया जा करने के लिए अनुमति देता है । यह सटीक दबाव नियंत्रण, जो उपज बढ़ जाती है और कम कर देता है, कोटिंग की लागत को कम करने के लिए आवश्यकता को आसान बनाता है । इसके विपरीत, प्रतिक्रियाशील sputtering सामांयतः "लक्ष्य विषाक्तता से ग्रस्त है," जिसमें ऑक्सीजन लक्ष्य और रूपों आक्साइड की सतह पर pings, धूम दर को प्रभावित करने । यह कोटिंग के साथ एकरूपता समस्याओं बनाता है । क्योंकि कैथोडिक चाप जमाव प्रक्रियाओं के साथ जुड़े ऊर्जा के, लक्ष्य विषाक्तता के रूप में आसानी से नहीं होती है, कम समस्याओं के साथ और अधिक समान फिल्मों का निर्माण ।

कैथोडिक चाप जमाव प्रक्रिया तथाकथित प्लाज्मा के साथ साथ "स्थूल कणों" (या बूंदों) का उत्पादन करता है । स्थूल कणों के आकार में एक माइक्रोमीटर से कम व्यास में के बारे में 10 micrometers के लिए सीमा । कई कोटिंग अनुप्रयोगों के लिए (उदाहरण के लिए उपकरण कोटिंग्स) मैक्रो कण हानिकारक नहीं हैं और उन्हें समाप्त करने के लिए कोई उपाय नहीं किए जाते. हालांकि, कुछ अनुप्रयोगों के लिए (जैसे ऑप्टिकल कोटिंग्स) मैक्रोज़ पर्याप्त कोटिंग नीचा कि वे निकाल दिया जाना चाहिए । यह आम तौर पर 90 डिग्री चुंबकीय फिल्टर है कि जमाव प्लाज्मा दूर मैक्रोज़ की सीधी रेखा पथ से गाइड का उपयोग कर पूरा किया है । एक फ़िल्टर का उपयोग कर, 99% से अधिक मैक्रोज़ निकाल दिए जाते हैं, उच्च-गुणवत्ता, कण-मुक्त कोटिंग्स का उत्पादन ।