मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी का विकास और अनुप्रयोग

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी का विकास और अनुप्रयोग

हाल के वर्षों में, नई सामग्रियों के विकास के साथ, विशेष रूप से पतली फिल्म सामग्री के विकास और अनुप्रयोग के साथ, स्पटर डिप्लोशन प्रौद्योगिकी के तेज़ी से विकास ने वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक उत्पादन के क्षेत्र में एक अपरिवर्तनीय भूमिका निभाई है। यह पेपर मुख्य रूप से स्पटर डिप्लोशन कोटिंग तकनीक की प्रक्रिया और विकास, विभिन्न प्रमुख चुंबकत्व स्पटरिंग प्लेटिंग तकनीक की विशेषताओं का परिचय देता है, और विभिन्न क्षेत्रों में मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्रौद्योगिकी का मुख्य अनुप्रयोग पेश करता है।

स्पटरिंग कोटिंग की प्रक्रिया मुख्य रूप से पतली फिल्मों में लक्ष्य सामग्री बनाने के लिए है, जो स्पटरिंग जमा प्रणाली के कैथोड पर तय की जाती हैं, और पतली फिल्मों के सब्सट्रेट को जमा करने के लिए विपरीत लक्ष्य सतह के एनोड पर रखा जाता है। स्पटरिंग सिस्टम एक उच्च वैक्यूम पर पंप किया जाता है और आर्गन से भरा होता है। कैथोड और एनोड के बीच एक उच्च दबाव लागू होता है, और एनोड और कैथोड के बीच कम दबाव चमक का निर्वहन उत्पन्न होता है। निर्वहन द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा में, आर्गन पॉजिटिव आयन कैथोड की ओर बढ़ते हैं विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत और लक्ष्य सतह के साथ टक्कर। टकराए जाने के बाद लक्षित सतह से उत्सर्जित लक्ष्य परमाणुओं को स्पटरिंग परमाणु कहा जाता है। स्पटरिंग परमाणुओं की ऊर्जा आम तौर पर एक से अधिक दर्जनों इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स की सीमा में होती है। इलेक्ट्रिक क्षेत्र की क्रिया के तहत उच्च गति पर कैथोड लक्ष्य पर बमबारी करने के लिए कम दबाव चमक डिस्चार्ज द्वारा उत्पन्न आर्गन पॉजिटिव आयनों का उपयोग करना है। लक्ष्य में परमाणुओं या अणुओं जैसे कणों को आवश्यक फिल्म परत बनाने के लिए सब्सट्रेट या वर्कपीस की सतह पर स्पटरर्ड और जमा किया जाता है। हालांकि, स्पटर डिप्लोशन प्रक्रिया बहुत कम ऊर्जा के कणों को छिड़काती है, जिसके परिणामस्वरूप कम फिल्म दर होती है।

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक लक्ष्य की सतह में स्पटरिंग कोटिंग, स्थापना और विद्युत क्षेत्र लंबवत चुंबकीय क्षेत्र के आधार पर फिल्म बनाने की दर में सुधार करना है, आर्गन गैस आयनीकरण दर 0.5% की वृद्धि 0.3% से 5% 6% तक बढ़ जाती है, ताकि यह स्पटरिंग कोटिंग जमा करने की दर को हल करने की समस्या कम हो सकती है, मुख्य तरीकों में से एक सटीक कोटिंग उद्योग है। मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कैथोड सामग्री सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला से तैयार की जा सकती है, सभी धातुओं, मिश्र धातुओं और मिट्टी के पात्रों को लक्ष्य में तैयार किया जा सकता है। मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग द्रव्यमान और उच्च दक्षता औद्योगिक उत्पादन के लिए उपयुक्त है क्योंकि इसकी तीव्र जमा दर और कॉम्पैक्ट फिल्म और लंबवत चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में सब्सट्रेट के लिए अच्छा आसंजन होता है।

1. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग की प्रक्रिया

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्रक्रिया में, विशिष्ट प्रक्रिया का फिल्म प्रदर्शन पर बहुत अच्छा प्रभाव पड़ता है, और मुख्य प्रक्रिया निम्नानुसार है:

(एल) सब्सट्रेट सफाई, मुख्य रूप से आइसोप्रोपॉल अल्कोहल के साथ स्टीम सफाई द्वारा, सतह पर तेल निकालने के लिए इथेनॉल और एसीटोन के साथ सब्सट्रेट को भिगोने के बाद तेजी से सुखाने के बाद;

(2) वैक्यूम। फिल्म की शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए वैक्यूम को 2 * 10 ^-4 Pa से ऊपर नियंत्रित किया जाना चाहिए;

(3) सब्सट्रेट सतह नमी को हटाने के लिए हीटिंग, फिल्म और सब्सट्रेट की आसंजन शक्ति में सुधार, सब्सट्रेट को गर्म करने की आवश्यकता है, तापमान आमतौर पर 150 ℃ ~ 150 ℃ के बीच चयन करते हैं ;

(4) ग्लो डिस्चार्ज की दबाव की स्थिति को पूरा करने के लिए आम तौर पर 0.01 एलपीए की सीमा के भीतर आंशिक दबाव आर्गन;

(5) presputtering। प्रेसीपटरिंग आयन बमबारी द्वारा लक्ष्य सामग्री की सतह पर ऑक्साइड फिल्म को निकालना है ताकि फिल्म की गुणवत्ता को प्रभावित न किया जा सके।

(6) sputtering। ऑर्गोन आयोनिज्ड द्वारा गठित सकारात्मक आयन, ऑर्थोगोनल चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, उच्च गति पर लक्ष्य सामग्री पर हमला कर सकते हैं, जिससे सब्सट्रेट की सतह तक पहुंचने वाले लक्ष्य कण सब्सट्रेट की सतह तक पहुंच जाते हैं और एक फिल्म में जमा होते हैं।

(7) एनीलिंग के दौरान, फिल्म के थर्मल विस्तार गुणांक और सब्सट्रेट अलग है, और बाध्यकारी बल छोटा है। फिल्म के पारस्परिक प्रसार और एनीलिंग के दौरान सब्सट्रेट परमाणु प्रभावी रूप से आसंजन में सुधार कर सकते हैं।

2. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी का विकास

हाल के वर्षों में, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्रौद्योगिकी का विकास बहुत तेज़ है। विशिष्ट तरीकों में संतुलित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, मध्यम आवृत्ति मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग और उच्च ऊर्जा पल्स मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग शामिल हैं।

संतुलित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग: सबसे पारंपरिक चुंबकॉन स्पटरिंग तकनीक में एक स्थायी चुंबक या लक्ष्य के पीछे एक विद्युत चुम्बकीय तार शामिल होता है, जो लक्ष्य की सतह पर विद्युत क्षेत्र की दिशा के लिए लंबवत चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। प्लाज्मा में उच्च दबाव के तहत आर्गन गैस आयनीकरण में, विद्युत क्षेत्र त्वरण बमबारी कैथोड सामग्री द्वारा आर + आयन, माध्यमिक इलेक्ट्रॉन लक्ष्य सामग्री को छेड़छाड़ कर रहे हैं, और कैथोड पर बंधे लंबवत विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका में इलेक्ट्रॉन हैं, पास के पास लक्षित सामग्री की सतह इलेक्ट्रॉन और गैस के बीच टकराव का खतरा बढ़ जाती है, जिसने आर्गन गैस आयनीकरण दर में वृद्धि की है, आर्गन गैस कम गैस के तहत निर्वहन को भी बनाए रख सकती है, इस प्रकार मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग दोनों ने गैस के दबाव को कम कर दिया है, बल्कि यह भी सुधार sputtering और जमावट दर की दक्षता। हालांकि, पारंपरिक चुंबकत्व sputtering के कुछ नुकसान हैं। उदाहरण के लिए, कम दबाव वाले निर्वहन द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों और स्पटरिंग लक्ष्य द्वारा उत्सर्जित दूसरे इलेक्ट्रॉन लगभग 60 मिमी की लक्षित सतह के आस-पास के क्षेत्र से बंधे होते हैं, ताकि कार्यक्षेत्र केवल 50 मिमी और 100 की सीमा के भीतर रखा जा सके लक्ष्य सतह पर मिमी। कोटिंग की इस तरह की एक छोटी सी सीमा को वर्कपीस के आकार को सीमित करने के लिए सीमित किया जाता है।

प्रतिक्रियाशील चुंबकत्व sputtering: सतह इंजीनियरिंग के विकास के साथ, विभिन्न प्रकार के यौगिक पतली फिल्मों का उपयोग अधिक से अधिक किया जाता है। यौगिक फिल्मों को धातु या मिश्र धातु लक्ष्यों पर छेड़छाड़ करते समय यौगिक सामग्री से सीधे या प्रतिक्रियाशील गैसों द्वारा किए गए लक्ष्यों पर छेड़छाड़ करके तैयार किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध को प्रतिक्रियाशील चुंबकत्व स्पटरिंग कहा जाता है। सामान्य रूप से, लक्ष्य और गैस प्रतिक्रियाओं के रूप में शुद्ध धातु का उपयोग करके उच्च गुणवत्ता वाले यौगिक फिल्मों को प्राप्त करना आसान होता है।

एम एडियम फ्रीक्वेंसी मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग: यह कोटिंग विधि पारंपरिक डीसी से मध्यम आवृत्ति एसी बिजली की आपूर्ति से मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग बिजली की आपूर्ति को बदलती है। स्पटरिंग प्रक्रिया में, जब सिस्टम द्वारा लागू वोल्टेज वर्तमान प्रवाह के नकारात्मक आधे चक्र में होता है, लक्ष्य सामग्री पॉजिटिव आयन चक्र में बमबारी और स्पटर है, जबकि सकारात्मक आधा चक्र में, लक्षित सामग्री की सतह प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों द्वारा बमबारी और स्पटर है, और साथ ही, लक्षित सामग्री की सतह पर संचित सकारात्मक शुल्क तटस्थ होते हैं और आर्क-स्ट्राइकिंग घटना दबाने वाली है। अगर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग पावर स्रोत की आवृत्ति आमतौर पर 10 से 80 केएचजेज़ के बीच होती है, तो आवृत्ति अधिक होती है, सकारात्मक आयनों का त्वरण समय कम होता है, लक्ष्य को मारते समय ऊर्जा कम होती है, और स्पटरिंग जमाव दर तदनुसार गिर जाती है। मेडियायम फ्रीक्वेंसी मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग सिस्टम में आम तौर पर दो लक्ष्य होते हैं, जो समय-समय पर कैथोड और एनोड होते हैं दूसरी ओर, यह चाप-हड़ताली घटना को भी समाप्त करता है।

उच्च ऊर्जा स्पंदित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग: पहली बार स्वीडिश वैज्ञानिकों ने उच्च ऊर्जा पल्स का उपयोग करते हुए मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग बिजली आपूर्ति मोड और क्यू पतली फिल्म जमावट, एचपीपीएमएस के बाद से, अपने उच्च धातु आयनीकरण दर के साथ हाल के वर्षों में ध्यान में वृद्धि के साथ, उच्च ऊर्जा स्पंदित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक उच्च नाड़ी की चोटी की शक्ति का उपयोग है और कम पल्स ड्यूटी अनुपात कम पल्स अवधि के कारण, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक की उच्च स्पटरिंग धातु आयनीकरण दर का उत्पादन करता है, औसत शक्ति अधिक नहीं होती है, यह कैथोड अत्यधिक गरम नहीं होता है और वृद्धि नहीं करता है ठंडा करने की आवश्यकताओं को लक्षित करें। इसकी चोटी शक्ति सामान्य चुंबकत्व स्पटरिंग की 100 गुना है, जो लगभग 1000-3000w / cm2 है। प्लाज्मा घनत्व परिमाण के 1018 मीटर -3 आदेश के रूप में उच्च हो सकता है। स्पटरिंग सामग्री की आयनीकरण दर बहुत अधिक है, और स्पटरिंग क्यू लक्ष्य 70% तक हो सकता है।

3. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी का आवेदन

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग तकनीक का मुख्य रूप से प्लास्टिक और सिरेमिक के उज्ज्वल, सुंदर और किफायती सतह धातुकरण उत्पादों को प्राप्त करने के लिए प्लास्टिक, सिरेमिक, ग्लास, सिलिकॉन और अन्य उत्पादों की धातु या परिसर पतली फिल्मों के जमाव के लिए उपयोग किया जाता है। सजावट, दीपक, फर्नीचर, खिलौने, कला और शिल्प, सजावट और अन्य जीवित क्षेत्रों की फिल्म बनाने की तकनीक आमतौर पर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग विधि का उपयोग करती है, जो सैन्य सुरक्षात्मक फिल्म, ऑप्टिकल उत्पाद, चुंबकीय रिकॉर्डिंग माध्यम, सर्किट बोर्ड के औद्योगिक क्षेत्रों में भी लागू होती है। , नमी प्रूफ और पारगम्य फिल्म, पहनने-प्रतिरोधी फिल्म, जंग प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध।

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग न केवल वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक क्षेत्रों में लागू होती है, बल्कि कई दैनिक आपूर्तियों तक भी विस्तारित होती है, मुख्य रूप से रासायनिक वाष्प जमावट द्वारा कठिन पतली फिल्मों की तैयारी में उपयोग की जाती है। इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग और ऑप्टिकल पतली फिल्मों की तैयारी में कई वर्षों तक मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक का उपयोग किया गया है, विशेष रूप से उन्नत इंटरमीडिएट फ्रीक्वेंसी गैर-समतोल मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक ऑप्टिकल पतली फिल्मों और पारदर्शी प्रवाहकीय ग्लास में भी लागू की गई है। वर्तमान में पारदर्शी प्रवाहकीय ग्लास का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि टीवी कंप्यूटर पैनल डिस्प्ले डिवाइसेज, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक माइक्रोवेव और रेडियो फ्रीक्वेंसी शील्डिंग डिवाइस और डिवाइसेज, सौर कोशिकाएं आदि। इसके अलावा, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग तकनीक ऑप्टिकल मेमोरी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इसके अलावा, इस तकनीक का व्यापक रूप से सतह कार्यात्मक फिल्म, स्वयं स्नेहक फिल्म, अल्ट्रा-हार्ड फिल्म आदि में उपयोग किया जाता है।

ऊपर उल्लिखित क्षेत्रों के अलावा, व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले क्षेत्रों के अलावा, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग तकनीक भी उच्च तापमान, सुपरकंडक्टिंग पतली फिल्मों, विशाल चुंबकत्वी पतली फिल्मों, फेरोइलेक्ट्रिक पतली फिल्मों, लुमेनसेंट पतली फिल्मों, आकार मेमोरी मिश्र धातु पतली के शोध में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फिल्मों और सौर कोशिकाओं।

4। निष्कर्ष

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग तकनीक अपने उल्लेखनीय फायदों के कारण पतली फिल्मों की तैयारी के लिए मुख्य तकनीकों में से एक बन गई है। गैर-संतुलन मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्लाज्मा के वितरण और फिल्म की गुणवत्ता में सुधार करता है। मध्यम आवृत्ति स्पटरिंग कोटिंग तकनीक के विकास ने प्रतिक्रियाशील स्पटरिंग प्रक्रिया में आर्क-स्ट्राइकिंग घटना को प्रभावी ढंग से पार कर लिया है, फिल्म के संरचनात्मक दोषों को कम किया है और फिल्म की जमा दर में काफी वृद्धि हुई है। उच्च स्पीड स्पटरिंग और उच्च ऊर्जा स्पंदित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक स्पटरिंग फिल्मों के लिए एक नया शोध क्षेत्र खोलती है। भविष्य के अध्ययनों में, जीवन के क्षेत्र में प्रचार करने के लिए नई स्पटरिंग तकनीक, चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र, तापमान क्षेत्र, जब कोटिंग के कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके चुंबकत्व स्पटरिंग बयान प्रौद्योगिकी और कंप्यूटर का संयोजन गर्म शोध विषय बन जाएगा, और प्लाज्मा का वितरण, विशाल अंतरिक्ष के विस्तार के विकास के लिए स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी प्रदान करेगा, औद्योगिक और रहने वाले क्षेत्रों के परिवर्तन के लिए मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग प्रौद्योगिकी को बढ़ावा देगा।