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高压耦合高功率脉冲磁控溅射的增强放电效应
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN12[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]北京大学深圳研究生院新材料学院,深圳518055, [2]哈尔滨工业大学,先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001, [3]香港城市大学物理与材料科学系,九龙
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51301004,U1330110)和深圳市科技计划(批准号:SGLH20120928095706623,JCYJ20120614150338154,CXZZ20120829172325895)资助的课题.
中文摘要:

等离子体源离子注入与沉积技术作为一种可生产高结合力、高致密度涂层的真空镀膜技术,具有广阔的应用前景,尤其适用于高载荷工况下服役的功能涂层制备。该技术中金属等离子体源是关键,而现有的脉冲阴极弧源结构复杂,且由于伴随“金属液滴”而需要增加过滤装置。本文研究了另一种简单结构的金属等离子体源备选--高功率脉冲磁控溅射源(HPPMS)的放电特性,采用等离子体发射光谱仪探索了不同的耦合高压对HPPMS放电靶电流特性和等离子体特性的作用。发现耦合高压对HPPMS放电有明显的促进作用,相同靶电压下的放电强度大幅增加,相对于金属放电,耦合高压对气体放电的促进作用更加明显,但在自溅射为主的高压放电阶段对金属放电的促进作用明显增强。讨论了耦合高压对HPPMS放电的增强机制,发现耦合高压自辉光放电、耦合高压和HPPMS电压构成双向负压形成的空心阴极效应,以及耦合高压鞘层改善的双极扩散效应都对HPPMS放电的增强有明显作用。

英文摘要:

Plasma source ion implantation and deposition, as an effective technology to produce functional coatings with high adhesion and density, possesses the wide application prospect, especially in the deposition of coatings that work in high loading service conditions. The key component of this technology is the metal plasma source, which is now based on pulsed cathodic arc with complex source structure and magnetic filtration because of the “macro-droplets” in the ion flux. In this paper, we present another metal plasma source, high power pulsed magnetron sputtering (HPPMS), and investigate the discharge characteristics at different coupling high-voltages by optical emission spectroscopy. The results show that significant improvements are found in the discharge target current and main particles in the plasma. The improvement in gas discharge by the coupling high-voltage is greater than in metal discharge which could increase obviously in the self-sputtering stage with higher target voltage discharge. Last but not least, in this paper we discuss the discharge enhancing mechanism of coupling high-voltage. It is found that the self-excited glow discharge of coupling high-voltage, the hollow-cathodic effect induced by face-to-face negative voltages of HPPMS and coupling high-voltage, and the enhanced ambipolar diffusion of the coupling high-voltage can all play a considerable role in HPPMS discharge.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876