मध्यम आवृत्ति स्पंदित Nonequilibrium मैग्नेट्रॉन Sputtering प्रौद्योगिकी द्वारा बनाई गई हीरे जैसी फिल्मों की संरचना और गुण
Mar 28, 2019| मध्यम आवृत्ति स्पंदित nonequilibrium मैग्नेट्रॉन sputtering प्रौद्योगिकी द्वारा बनाई गई हीरे जैसी फिल्मों की संरचना और गुण
हीरे की तरह (DLC) फिल्मों के द्वारा तैयार किया गया था अगर स्पंदित गैर संतुलन मैग्नेट्रॉन sputtering कांच स्लाइड पर, और रवानगी के प्रभावफिल्म की मोटाई, माइक्रोस्ट्रक्चर, मैकेनिकल प्रॉपर्टीज और ऑप्टिकल प्रॉपर्टीज पर ऑज़ीशन प्रेशर का अध्ययन किया गया । मोटाई परीक्षण के परिणाम बताते है कि निक्षेपण दबाव की वृद्धि के साथ DLC फिल्म मोटाई बढ़ जाती है । एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी परीक्षण परिणाम बताते हैं कि जब बयान दबाव 0.18 Pa से 1.50 फिलीस्तीनी अथॉरिटी के लिए बढ़ जाती है, sp3 संकर कार्बन की सामग्री DLC फिल्म में जमाव दबाव की वृद्धि के साथ कम हो जाती है । नैनो इंडेंटेशन और दीर्घवृत्तीय परीक्षण के परिणामों से पता चलता है कि निक्षेपण दबाव की वृद्धि के साथ नैनो कठोरता और अपवर्तनांक डीएलसी फिल्म की कमी है । पतली फिल्मों के विकास और संबंध संरचना पर बयान दबाव के प्रभाव उथले इंजेक्शन मॉडल द्वारा विश्लेषण किया गया । उपरोक्त परिणामों से पता चलता है कि बयान दबाव DLC फिल्म मोटाई, sp3 संकर कार्बन सामग्री, यांत्रिक और ऑप्टिकल गुणों पर एक बड़ा प्रभाव है ।
(हीरे की तरह कार्बन DLC) पतली फिल्म महत्वपूर्ण है (sp3) मितस्थायी अमली, अक्रिस्टलीय कार्बन सामग्री की हीरे की संरचना युक्त, झिल्ली के व्यापक प्रदर्शन हीरे की फिल्म के समान है, उच्च कठोरता के रूप में, कम घर्षण गुणांक, उच्च गर्मी चालकता और कम परावैद्युत स्थिरांक, उच्च ब्रॉडबैंड गैप, अवरक्त संप्रेषण, अच्छा रासायनिक स्थिरता और biocompatibility और इतने पर, और हीरे की फिल्म जमाव तापमान कम, उच्च लागत प्रदर्शन, झिल्ली की सतह के साथ तुलना खुरदरापन छोटा है, आसान तैयारी के लाभ, इसलिए, यह मशीनरी, इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी, चिकित्सा और संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री के क्षेत्रों में एक अच्छा आवेदन संभावना है ।
के बाद से Aisenberg और कमरे के तापमान पर आयन बीम साठा विधि द्वारा १९७१ में पहले Chabot (आयन बीम बयान IBD) DLC फिल्म की तैयारी के बाद, इस तरह के मैग्नेट्रॉन sputtering, आयन बीम सहायता के रूप में DLC फिल्म, की तैयारी विधियों की एक किस्म विकसित किया है निक्षेपण, कैथोडिक निर्वात चाप जमाव, स्पंदित लेजर जमाव, रेडियो फ्रीक्वेंसी ग्लो डिस्चार्ज रासायनिक वाष्प जमाव विधि, इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन अनुनाद रासायनिक वाष्प जमाव विधि, प्लाज्मा सहायतापूर्ण रासायनिक वाष्प जमाव विधि, जैसे शारीरिक वाष्प जमाव (PVD) और रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) विधि ।
मैगनेट्रॉन sputtering एक सबसे अधिक इस्तेमाल किया तरीकों के लिए एक समान फिल्म परत, अच्छा घनत्व, अच्छी प्रक्रिया repeatability, उच्च जमाव दर और कम सब्सट्रेट तापमान के रूप में उल्लेखनीय विशेषताओं के साथ, DLC फिल्मों को तैयार करने में से एक है । अगर स्पंदित गैर संतुलन मैग्नेट्रॉन sputtering हाल के वर्षों में विकसित की प्रौद्योगिकी, अगर स्पंदित sputtering और गैर संतुलन मैग्नेट्रॉन sputtering के लाभों के संयोजन, एक किस्म की तैयारी के लिए मांयता प्राप्त पसंदीदा प्रक्रिया बन गया है कार्यात्मक पतली फिल्मों की, इंसुलेट सामग्री सहित, और व्यापक रूप से प्रयोगशाला और उद्योग में इस्तेमाल किया गया है । सामान्य मैग्नेट्रॉन sputtering जमाव के लाभों के अलावा, इस विधि प्रभावी ढंग से चाप निर्वहन और लक्ष्य विषाक्तता की घटना को खत्म कर सकते हैं, प्रभावी ढंग से संरचना, गुणवत्ता और फिल्म के गुणों में सुधार, और आसंजन में सुधार फिल्म और सब्सट्रेट के बीच.
कार्बन परमाणुओं, रासायनिक बांड के बीच सहसंयोजक बांड के रूप में dlc फिल्म संयोजन मुख्य रूप से sp2 और sp3 संकरित कुंजी संकर कुंजी, कितना dlc फिल्म के प्रदर्शन पर कितना सीधा प्रभाव के दो स्तरों: sp3 संकरण कुंजी सामग्री उच्च है , अधिक हीरे की फिल्म की प्रकृति के करीब, झिल्ली परत घनत्व, उच्च कठोरता, रासायनिक जंग के लिए अच्छा प्रतिरोध की विशेषता, बैंड अंतर चौड़ाई और उच्च प्रतिरोधकता । अलग बयान विधियों और मापदंडों के साथ, तैयार DLC फिल्म में sp3 संकर बांड की सामग्री अलग है, और फिल्म का प्रदर्शन बहुत अलग हो जाएगा । इस पत्र में हीरे जैसी फिल्मों को स्पंदित करके तैयार किया गया था यदि मैग्नेट्रॉन sputtering. फिल्म मोटाई, रासायनिक बांड संरचना, यांत्रिक गुणों और ऑप्टिकल संपत्तियों पर बयान दबाव के प्रभाव का अध्ययन किया गया ।
1. प्रयोग
हीरे की तरह (DLC) फिल्मों मध्यम आवृत्ति स्पंदित गैर संतुलन मैग्नेट्रॉन sputtering प्रौद्योगिकी का उपयोग कर ग्लास स्लाइड पर जमा किया गया था, ग्रेफाइट के साथ (शुद्धता ९९.९९%) लक्ष्य सामग्री और आर्गन के रूप में (शुद्धता ९९.९९%) के रूप में sputtering गैस । इससे पहले कि सब्सट्रेट निर्वात कक्ष में डाल दिया है, यह पहले एसीटोन, निर्जल शराब और 15min के लिए अल्ट्रासाउंड द्वारा क्रमशः पानी विआयनीकृत के साथ साफ है, और फिर अवरक्त दीपक के साथ सूख गया और निर्वात चैंबर में रखा. आण्विक पंप निर्वात निष्कर्षण के लिए प्रयोग किया जाता था । वैक्यूम डिग्री ५.० 10-4 पीए तक पहुंच के बाद, आर्गन को २.० पीए वैक्यूम डिग्री बदलने के लिए इंजेक्शन था, और एक पल्स पूर्वाग्रह बिजली की आपूर्ति 15min के लिए sputtering सफाई के लिए सब्सट्रेट पर नकारात्मक पूर्वाग्रह 700v जोड़ने के लिए इस्तेमाल किया गया था (शुल्क अनुपात ८०%) आगे अशुद्धियों और तेल अणुओं सब्सट्रेट की सतह पर अधिशोषित हटाने के लिए, इस प्रकार बहुत इंटरफेस राज्य में सुधार. फिल्म साठा प्रक्रिया में, लक्ष्य-आधार दूरी ९० मिमी थी, यदि बिजली की आपूर्ति sputtering २९० W था, आवृत्ति ४० kHz था, और कर्तव्य चक्र ८०% था, पल्स पूर्वाग्रह बिजली की आपूर्ति 100V पर तय किया गया था, आवृत्ति ४० kHz था , कर्तव्य चक्र ८०% था, सब्सट्रेट तापमान कमरे के तापमान था, और बयान दबाव ०.१८ Pa, ०.३६ ए, 0.72 Pa, और १.५० Pa, क्रमशः था ।
विको डेकटक १५० स्टेप इंस्ट्रूमेंट का इस्तेमाल तैयार डीएलसी फिल्म की मोटाई मापने के लिए किया गया था । Kratos-xsam800 सतह विश्लेषण प्रणाली नमूने के एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) के विश्लेषण के लिए प्रयोग किया जाता है, 13 केवी 19 एमए अल का एक्स-रे (१४८६.६ eV) स्रोत का उपयोग कर, और विश्लेषण कक्ष में वैक्यूम डिग्री 1 10-6 Pa से अधिक है । नैनो-कठोरता परीक्षण को MTS नैनो-इंडेंटेशन इंस्ट्रूमेंट (xp type) पर पूरा किया गया । नैनो-इंडेंटेशन के दौरान, प्रत्येक नमूने के 3 अंक परीक्षण के लिए लिए गए थे, और फिर 3 अंकों की नैनो-कठोरता का माध्य मान प्रत्येक नमूने के माध्य नैनो-कठोरता के रूप में लिया गया था । पतली फिल्म के ऑप्टिकल स्थिरांक m-२००० di स्पेक्ट्रोस्कोपिक एलिवेसोमीटर पर मापा गया संयुक्त राज्य अमेरिका में J.A.W. ollam द्वारा उत्पादित, 600-1700nm की तरंगदैर्ध्य रेंज के साथ ।
2. निष्कर्ष
हीरे की तरह फिल्मों एक सहायक गैस के रूप में आर्गन के साथ तैयार किया गया था और मध्यवर्ती आवृत्ति स्पंदित गैर संतुलन मैग्नेट्रॉन sputtering प्रौद्योगिकी के माध्यम से । लघु संरचना और DLC फिल्मों के यांत्रिक गुणों पर बयान दबाव के प्रभाव का अध्ययन किया गया था:
1 निक्षेपण दबाव की वृद्धि के साथ DLC फिल्म मोटाई बढ़ जाती है ।
2 XPS परीक्षण परिणाम दिखाता है कि जब साठा दबाव ०.१८ से 1.50 Pa बढ़ जाता है, तो DLC फिल्म में sp3 हाइब्रिड बॉन्ड की सामग्री जमाव दबाव की वृद्धि के साथ कम हो जाती है । डीएलसी फिल्म में sp3 हाइब्रिड बॉन्ड की सामग्री पर तलछटीय दबाव के प्रभाव को "उथले इंजेक्शन मॉडल" द्वारा समझाया जा सकता है ।
(3) नैनो-इंडेंटेशन परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि जब बयान दबाव 0.18 Pa से 1.50 फिलीस्तीनी अथॉरिटी के लिए बढ़ जाती है, नैनो-कठोरता और DLC फिल्म की लोचदार वसूली जमाव दबाव की वृद्धि के साथ कम हो जाएगा ।
(4) दीर्घवृत्तीय परीक्षण परिणाम बताते हैं कि, एक ही परीक्षण तरंग दैर्ध्य पर, DLC फिल्म के अपवर्तनांक दबाव, जो फिल्म के घनत्व और sp3 संकर बांड सामग्री से संबंधित है की वृद्धि के साथ कम हो जाती है ।
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