कैथोडिक आर्क जमा

कैथोडिक चाप बयान या आर्क-पीवीडी एक भौतिक वाष्प जमाव तकनीक है जिसमें कैथोड लक्ष्य से सामग्री को वाष्पीकृत करने के लिए एक इलेक्ट्रिक चाप का उपयोग किया जाता है । वाष्पीकृत सामग्री तब एक सब्सट्रेट पर घनी होती है, जिससे एक पतली फिल्म बनती है । तकनीक धातु , चीनी मिट्टी , और समग्र फिल्मों जमा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

प्रक्रिया

आर्क वाष्पीकरण प्रक्रिया कैथोड (लक्ष्य के रूप में जाना जाता है) की सतह पर एक उच्च वर्तमान , कम वोल्टेज चाप के हड़ताली से शुरू होती है जो छोटे (आमतौर पर कुछ माइक्रोप्रोटर चौड़े) को जन्म देती है , कैथोड के रूप में जाना जाने वाला अत्यधिक ऊर्जावान उत्सर्जन क्षेत्र मौके। कैथोड स्थान पर स्थानीय तापमान बेहद उच्च (लगभग 15000 डिग्री सेल्सियस) होता है, जिसके परिणामस्वरूप वाष्पयुक्त कैथोड सामग्री का एक उच्च वेग (10 किमी / सेकंड) जेट होता है, कैथोड सतह पर पीछे एक गड्ढा छोड़ देता है कैथोड स्थान केवल थोड़े समय के लिए सक्रिय है, फिर यह पिछले गड्ढे के नजदीक एक नए क्षेत्र में स्वयं को बुझाता है और फिर से आग लगाता है। यह व्यवहार चाप की स्पष्ट गति का कारण बनता है

जैसे कि चाप मूल रूप से एक वर्तमान ले जाने वाला कंडक्टर है, यह एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के आवेदन से प्रभावित किया जा सकता है , जो कि प्रथा में लक्ष्य की पूरी सतह पर चाप को तेजी से ले जाने के लिए उपयोग किया जाता है, ताकि समय के साथ कुल सतह खत्म हो जाए।

आर्क में अत्यधिक उच्च शक्ति घनत्व होता है जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर के आयनीकरण (30-100%), एकाधिक चार्ज वाले आयनों , तटस्थ कण, क्लस्टर और मैक्रो कण (बूंदों) होते हैं। अगर वाष्पीकरण प्रक्रिया के दौरान एक प्रतिक्रियाशील गैस की शुरुआत की जाती है, तो आयन प्रवाह के साथ बातचीत के दौरान पृथक्करण , आयनाईकरण और उत्तेजना हो सकती है और एक मिश्रित फिल्म जमा की जाएगी।

आर्क वाष्पीकरण प्रक्रिया के एक नकारात्मक पक्ष यह है कि यदि कैथोड स्थान बहुत अधिक समय के लिए बाष्पीकरणीय बिंदु पर रहता है तो यह बड़ी मात्रा में मैक्रो-कणों या बूंदों को निकाल सकता है। इन बूंदों को कोटिंग के प्रदर्शन के लिए हानिकारक हैं क्योंकि वे खराब पालन करते हैं और कोटिंग के माध्यम से विस्तार कर सकते हैं। इससे भी बदतर अगर कैथोड लक्ष्य सामग्री में एल्यूमीनियम जैसे कम पिघलने बिंदु होता है तो कैथोड स्थान लक्ष्य के माध्यम से लुप्त हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप लक्ष्य बैकिंग प्लेट सामग्री को सुखाया जा रहा है या चैम्बर में प्रवेश करने वाले पानी को ठंडा किया जा रहा है। इसलिए, पहले वर्णित चुंबकीय क्षेत्र का इस्तेमाल चाप की गति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। यदि बेलनाकार कैथोड का उपयोग किया जाता है तो कैथोड भी बयान के दौरान घुमाया जा सकता है। कैथोड स्पॉट को एक स्थिति में रहने की अनुमति नहीं देकर बहुत लंबा एल्यूमीनियम लक्ष्य का उपयोग किया जा सकता है और बूंदों की संख्या कम हो जाती है। कुछ कंपनियां फ़िल्टर्ड आर्क्स का उपयोग करती हैं जो कोटिंग फ्लक्स से बूंदों को अलग करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करती हैं।

उपकरण डिजाइन

सेलेव प्रकार कैथोडिक आर्क स्रोत, जो कि पश्चिम में सर्वाधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, कैथोड में एक खुले अंत के साथ एक छोटे बेलनाकार आकार विद्युत प्रवाहकीय लक्ष्य होते हैं। इस लक्ष्य में एक विद्युत-फ्लोटिंग धातु की अंगूठी है जो चाप कारावास की अंगूठी (स्टेल'निट्सकी ढाल) के रूप में काम करती है। सिस्टम के लिए एनोड या तो वैक्यूम चैम्बर दीवार या असतत एनोड हो सकता है। कैक्टोड और एनोड के बीच अस्थायी रूप से शॉर्ट सर्किट बनाने के लक्ष्य के खुले अंत पर हड़ताली यांत्रिक ट्रिगर (या इग्नाइटर) द्वारा आर्क स्पॉट उत्पन्न होते हैं। चाप स्पॉट उत्पन्न होने के बाद चुंबकीय क्षेत्र से आगे निकल सकते हैं या चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में बेतरतीब ढंग से चल सकते हैं।

कैथोडिक आर्क स्रोत से प्लाज्मा बीम में परमाणु या अणुओं (तथाकथित मैक्रो-कण) के कुछ बड़े समूह होते हैं, जो इसे किसी तरह के फ़िल्टरिंग के बिना कुछ अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होने से रोकता है। मैक्रो-कण फिल्टर के लिए कई डिज़ाइन हैं और सबसे अधिक अध्ययन किया गया डिज़ाइन द्वितीय एसेनोव एट अल द्वारा काम पर आधारित है। 70 के दशक में इसमें चक्रीय स्रोत से 90 डिग्री पर एक चौथाई-टॉरस वाहिनी आमादी होती है और प्लाज़्मा प्लाज्मा ऑप्टिक्स के सिद्धांत द्वारा वाहिनी से बाहर निकलती है।

वहाँ भी अन्य दिलचस्प डिजाइन हैं, जैसे कि एक डिजाइन जिसमें 90 के दशक में डीए कार्पोव द्वारा रिपोर्ट की गई छद्म शंकु आकृति कैथोड के साथ एक सीधे वाहिनी फिल्टर को अंतर्निहित किया गया है। यह डिजाइन अब तक रूस और पूर्व सोवियत संघ के देशों में पतली कठोर फिल्म कोटर और शोधकर्ताओं दोनों के बीच काफी लोकप्रिय हो गया है। कैथोडिक आर्क स्रोत लंबी ट्यूबलर आकार (विस्तारित-चाप) या लंबे आयताकार आकार में बनाया जा सकता है, लेकिन दोनों डिजाइन कम लोकप्रिय हैं।

अनुप्रयोगों

कैथोडिक चाप जमाण सक्रिय रूप से कटाई के उपकरण की सतह की रक्षा के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण फिल्म को संश्लेषित करने के लिए और अपने जीवन को महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। पतली हार्ड फिल्म की एक विस्तृत विविधता , सुपरहार्ड कोटिंग्स और नैनोकोमोसाइट कोटिंग्स को इस तकनीक द्वारा टीएन , टीएएएलएन , सीआरएन , जेआरएन , एएलसीटीटीएन और टीएएलएसआईएन सहित संश्लेषित किया जा सकता है ।

यह काफी व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाता है विशेष रूप से कार्बन आयन बयान के लिए हीरे की तरह कार्बन फिल्में बनाने के लिए। क्योंकि आयनों को सतह से बुलंद रूप से विस्फोट किया जाता है, यह न केवल एक परमाणु के लिए आम है, परमाणुओं के बड़े समूहों को बाहर निकाल दिया जाना है। इस प्रकार, इस प्रकार के सिस्टम को बयान से पहले परमाणु समूहों को बीम से निकालने के लिए एक फिल्टर की आवश्यकता होती है। फ़िल्टर किए गए चाप से डीएलसी फिल्म में एसपी ³ हीरे का बहुत उच्च प्रतिशत होता है जिसे टेट्राहेड्रल अनाकार कार्बन या टा-सी के नाम से जाना जाता है ।

छिद्रित कैथोडिक चाप का प्रयोग आयन के आरोपण और प्लाज्मा विसर्जन आयन इम्प्लांटेशन एंड डिपाइशन (पीआईआईआईआई एंड डी) के लिए धातु आयन / प्लाज्मा स्रोत के रूप में किया जा सकता है।