Нанесение пленок методом ионного распыления

Принцип действия устройства ионного распыления основан на ионизации частиц газа тлеющего разряда в вакууме и распылении веществ бомбардировкой ускоренными ионами. Ионизация- это процесс превращения нейтральных частиц газа (атомов и молекул) в положительно заряженные ионы. Сущность этого процесса (рис. 14) находящийся между двумя электродами газ всегда содержит свободные электроны. Если между электродами анодом- 4 и катодом- 9 создать электрическое поле от источника- 8 через балластный резистор- 7, то поле будет ускорять балластные электроны. При встрече с нейтральной частицей газа- 3 первичный электрон – 1 выбивает из нее вторичный электрон- 6, превращая нейтральную частицу газа в положительно заряженный ион- 5. Т.О. в результате столкновения появляется новая пара заряженных частиц и положительно заряженных ионов . отраженный первичный электрон- 2 и вторичный электрон- 6 в свою очередь могут быть ускорительным электронным полем и при взаимодействии с нейтральными частицами газа образовать по паре заряженных частиц, так образуется процесс появления в газовой среде двух вдов заряженных частиц. Газ в обычных условиях электронно-нейтральных становится электронно-проводящим. Тлеющий разряд (рис. 15) является одним из видов стационарного разряда в вакууме. С двух сторон вакуумный стеклянный баллон- 3 впаянный 2 металлических дискообразных электрода катод- 1 и анод- 5. При давлении порядка 0,1- 10 Па и подачи напряжения 3- 4 Кв. В результате ионизации газа в баллоне возникнут свечения, которые являются внешним признаком тлеющего разряда. Все разрядное пространство можно разделить на 2 основные области: темную катодную- 2 и положительно светящийся столб- 4. Толщина d_k приблизительно равна среднему расстоянию, которое проходит электрон от катода до первого ионизирующего столкновения, когда он не теряет полностью своей энергии, т.к. при дальнейшем движении к аноду электрон способен много раз ионизироваться сразу за темный катодным пространством, образуя область ионизированного газа. В положительном столбе концентрации ионов и электронов приблизительно одинаковы. Это состояние называется плазмой. Ионы оказавшиеся на границе темного катодного пространства ускоряются в направлении катода сильным электрическим полем, бомбардируют и распыляют его, поэтому тлеющий разряд является генератором ионов, необходимых для бомбардировки катода и его распыление. Ионное распыление (рис. 16) объясняется с позиции импульсного механизма воздействия ускоренных ионов на поверхность частицы бомбардируемого материала. При распылении вещества- 3, ион -1 передает импульс энергии атому-2, который в свою очередь передает импульс соседям, вызвав каскад столкновений (стрелки). Если поверхностный атом- 2 получит достаточный импульс для разрыва связей, то он покинет поверхность. Направление полета совпадает с направлением получаемого импульса. Показательный эффект процесса является коэффициентом распыления , который выражается в удалении частиц распыленного материала.