Процесс - катодное распыление
Cтраница 3
При газовом азотировании образование на поверхности с - фазы происходит в результате диффузии и постепенного увеличения концентрации азота в твердом растворе. При ионном азотировании в образовании диффузионного слоя помимо обычного процесса диффузии участвует процесс обратного катодного распыления, в результате которого атомы материала катода, выбитые с поверхности, соединяются в плазме тлеющего разряда с азотом и оседают на поверхности образца, покрывая ее равномерным слоем е - фазы. Если материалом служит легированная сталь, явление катодного распыления усложняется. В начале процесса один из металлов удаляется быстрее другого, в результате чего на поверхности сплава образуется тонкий слой нового однородного соединения. Это позволяет предположить, что приобретение поверхностью образцов из стали 38Х2МЮА защитных свойств связано, кроме нитридного слоя какого-либо из легирующих элементов. [31]
Для возможности работы на обратной полярности применяют источники тока с повышенным напряжением ( до 120 - 140 в) и высокочастотные осцилляторы, облегчающие зажигание дуги и повышающие ее устойчивость. Дуга обратной полярности в аргоне обладает весьма ценным свойством: на поверхности основного металла в зоне катодного пятна под действием бомбардировки положительными ионами и вследствие процесса катодного распыления поверхность металла совершенно очищается от пленки окислов и других поверхностных загрязнений. Это дает возможность сваривать алюминий и магний и их сплавы без применения каких-либо флюсов, что является крупным техническим преимуществом аргонодуговой сварки. [32]
В среде инертного газа возможно получение достаточно чистых пленок тантала с электрическими характеристиками, близкими к характеристикам массивного материала. Этому способствует то, что инертный газ препятствует поглощению свеженапыленной пленкой тантала различных газов, десорбирующихся со стенок камеры и деталей, находящихся внутри нее. Процесс катодного распыления в отличие от термического испарения в вакууме идет при сравнительно низкой температуре испаряющегося материала. [33]
Переведение пробы в парообразное состояние основано на катодном распылении материала катода или вещества, нанесенного на внутреннюю поверхность катода. Постоянная концентрация атомов внутри катода определяется равновесием между процессом катодного распыления, с одной стороны, и конденсацией паров на стенках катода и выносом паров из катода, с другой. [34]
Большое значение при рассмотрении равновесных методов имеет механизм переведения вещества в парообразное состояние. Наиболее совершенным является механический способ распыления с последующим полным испарением аэрозоля, ибо он не зависит от индивидуальных свойств того или иного элемента и потому обеспечивает полное соответствие состава паров и исходной пробы. Процесс катодного распыления в сильной степени определяется свойствами распыляемого материала. Поэтому в этом случае имеет место неравномерное введение различных элементов в поглощающую ячейку. В еще большей степени проявляется неравномерность введения и фракционирование при термическом испарении веществ в печи Кинга. Упругость паров различных элементов, а поэтому и скорости их испарения могут отличаться на несколько порядков. Поэтому ни о каком соответствии состава паров и пробы при термическом испарении в равновесных условиях не может быть и речи. [35]
 |
Установка для катодного распыления металлов. [36] |
Высоковакуумным насосом откачивается из-под колокола воздух. Откачка производится до давления 10 4 - 10 - 5 мм рт. ст. Затем специальным краном откачная система отключается и под стеклянный колокол, уже через другой кран, вводится некоторая порция аргона, воздуха или какого-нибудь другого газа, повышающая давление до 0 1 - 0 15 мм рт. ст., после чего на электроды подается от выпрямителя напряжение порядка 1500 - 2000 в. При указанных давлении газа и напряжении между катодом и анодом возникает газовый разряд. Тяжелые, положительно заряженные ионы газа бомбардируют поверхность распыляемой катодной пластинки, и от иее отделяются атомы того металла, из которого сделан катод, и осаждаются как на стенках колокола, так и на поверхностях, расположенных на столике образцов. В процессе катодного распыления образец нагревается. [37]
При аргонодуговой сварке постоянным током неплавящимся электродом используют прямую полярность. Дуга горит устойчиво, обеспечивая хорошее формирование шва. При обратной полярности устойчивость процесса снижается, вольфрамовый электрод перегревается, что приводит к необходимости значительно уменьшить сварочный ток. Вследствие этого производительность сварки снижается. При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом применяется постоянный ток обратной полярности, при котором обеспечивается высокая производительность. Кроме того, при сварке алюминия, магния и их сплавов происходит мощная бомбардировка поверхности сварочной ванны положительными ионами, что наряду с процессом катодного распыления приводит к разрушению пленки оксидов алюминия и магния, облегчая процесс качественной сварки без применения флюсов. [38]
Катодное распыление основано на вырывании частиц металла из катода при бомбардировке его ионами газа, разогнанными до высоких скоростей постоянным полем в области катодного падения напряжения в тлеющем разряде. Давление газа, обычно инертного, 1 - 10 Па. Этим методом можно напылить пленку тугоплавкого металла, например тантала, а затем электрохимически оксидировать ее в водных электролитах. Пленка Та2О5, образованная на напыленном тантале, имеет более высокую электрическую прочность, чем пленка на куске металла. Слой диэлектрика можно напылить на подложку при катодном распылении металла, если инертный газ заменить кислородом; тогда вырванные частицы металла окисляются и на подложку осаждается окисел металла. Из-за малой скорости процесса катодного распыления - порядка ( 0 1 - 1) - 10 - 10 м / с толщина слоев диэлектрика, как и металла, обычно не превышает 0 1 - 0 2 мкм. Описанным способом можно получить композиционный диэлектрик, состоящий из разных оксидов. [39]
Для активизации процессов в газовой среде и на насыщаемой поверхности применяют ионное азотирование. При этом достигается существенное сокращение общего времени процесса ( в 2 - 3 раза) и повышение качества азотированного слоя. Ионное азотирование осуществляют в стальном контейнере, который является анодом. Катодом служат азотируемые детали. Через контейнер при низком давлении пропускается азотсодержащая газовая среда. Вначале азотируемая поверхность очищается катодным распылением в разреженном азотсодержащем газе или водороде. Поверхность при этом нагревается до температуры не более 200 С. Поверхность детали нагревается до требуемой температуры ( 450 - 500 С) в результате бомбарди-ровки роложительными ионами газа. Ионы азота поглощаются поверхностью катода ( детали), а затем диффундируют вглубь. Параллельно с этим протекает процесс катодного распыления поверхности, что позволяет проводить азотирование трудноазотируемых сплавов, самопроизвольно покрывающихся защитной оксидной пленкой, которая препятствует проникновению азота при обычном азотировании. [40]
После кристаллизации в присутствии активатора-серебра пленка состояла из больших кристаллов размером до 1 мкм; эти кристаллы обычно имели много малоугловых границ. Распределенный равномерно по поверхности активатор удаляли промыванием пленки в растворе KCN. Процесс рекристаллизации заключается в образовании зародышей с последующим их разрастанием вдоль всей пленки. Зародышеобразование имеет место вдоль края пленки или на границе раздела вкраплений серебра. Зулинг и Зенковиц [ 222J получали монокристаллические пленки CdS на стеклянных подложках в интервале температур 25 - 300 С, применяя метод конденсации молекулярного пучка. Электронно - и рентгенографические исследования этих пленок свидетельствуют о высокой степени ориентации структуры пленок CdS гексагональной модификации. В процессе роста слоев на монокристаллических подложках проявляются полиморфные структуры, присущие этим соединениям. Подробнее эти вопросы рассмотрены в разд. Другим интересным полупроводниковым соединением является In Sb. Хотя пленки InSb получали многими методами, росту монокристаллических пленок этого соединения посвящено весьма ограниченное число работ. Кан [181] детально изучил рост пленок InSb в процессе катодного распыления. Подробнее эти исследования освещены в разд. [41]
Страницы: 1 2 3