La pulvérisation sous champ magnétique d'un magnétron à courant continu consiste à utiliser un champ magnétique pour améliorer le processus de pulvérisation dans une décharge à courant continu. Cette méthode augmente l'efficacité du processus de pulvérisation en piégeant les électrons près de la surface de la cible, augmentant ainsi le taux d'ionisation et le taux de pulvérisation.
5 points clés expliqués
1. Configuration du champ magnétique
Dans la pulvérisation magnétron à courant continu, un champ magnétique supplémentaire est appliqué derrière la plaque cathodique. Ce champ est conçu pour être parallèle à la surface de la cible. Les lignes du champ magnétique sont disposées de manière à créer un chemin fermé qui piège les électrons près de la cible, au lieu de les laisser s'échapper dans l'espace environnant.
2. Effet sur les électrons
La superposition du champ électrique (perpendiculaire à la surface de la cible) et du champ magnétique fait que les particules chargées, en particulier les électrons, se déplacent sur des orbites cycloïdes plutôt que sur des lignes droites. Ce mouvement en spirale augmente considérablement la longueur du trajet des électrons sur la surface de la cible, ce qui entraîne davantage de collisions avec les atomes de gaz et donc des taux d'ionisation plus élevés.
3. Augmentation de l'ionisation et du taux de pulvérisation
L'augmentation de l'ionisation due aux électrons piégés entraîne une plus grande densité d'ions à proximité de la cible. Ces ions sont accélérés par le champ électrique vers la cible, où ils provoquent la pulvérisation. Le champ magnétique n'affecte pas de manière significative le mouvement des ions en raison de leur masse plus importante, de sorte qu'ils continuent à se déplacer en ligne droite vers la cible, ce qui conduit à une pulvérisation efficace.
4. Avantages opérationnels
L'utilisation d'un champ magnétique dans la pulvérisation cathodique magnétron permet de faire fonctionner le procédé à des pressions (environ 100 Pa) et des tensions (environ -500 V) plus faibles que la pulvérisation conventionnelle, qui nécessite généralement des pressions (10 Pa) et des tensions (entre -2 kV et 3 kV) plus élevées. Cela permet non seulement de réduire la consommation d'énergie, mais aussi de minimiser l'incorporation de gaz de fond dans le film en croissance et de réduire les pertes d'énergie des atomes pulvérisés dues aux collisions avec les gaz.
5. Applications et configurations
La pulvérisation magnétron à courant continu est largement utilisée pour déposer des matériaux conducteurs à l'aide d'une alimentation en courant continu. La configuration du champ magnétique peut varier, avec des configurations équilibrées confinant le plasma à la région cible et des configurations déséquilibrées permettant à certaines lignes du champ magnétique de s'étendre vers le substrat. Cette flexibilité permet d'élaborer des solutions sur mesure en fonction des exigences spécifiques de l'application.
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