Дослідження електронної складової імпульсного магнетронного розряду

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБевза, Олег Миколайович
dc.contributor.authorКузьмичєв, Анатолій Іванович
dc.date.accessioned2020-05-14T15:03:15Z
dc.date.available2020-05-14T15:03:15Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenIn magnetron sputtering systems, an arc and arcing may happen at the cathode of a magnetron when operating in a reactive environment. To avoid their occurrence, pulse operating modes are used. For this, rectangular unipolar or bipolar pulses can be used or in the form of a sine wave with frequencies from 10 kHz to 1 MHz. The purpose of this work is to study the electronic component of a magnetron discharge when it is excited by a pulse in the form of a damped sine wave, the so-called impact excitation. A comparison of its characteristics with similar characteristics of a magnetron discharge which is excited by unipolar rectangular pulses of the same duration, also. A physically topological model of a magnetron sputtering system has been created to compare the characteristics of an electron cloud when a discharge is excited by rectangular pulses and pulses in the form of a damped sine wave. A pulse of this shape is obtained by applying a current pulse to the oscillating circuit. A feature of this discharge is the ultrahigh voltage of the first pulses. This is caused by resonant phenomena in the power circuit. The work presents a 2D design of a simulated magnetron sputtering system, a structural diagram of a physical-topological model, and input parameters. The physical models for calculating magnetic and electric fields, the distribution in space and time of electron density and their energy are also given. As a result of the calculations, the distribution of the magnetic and electric fields in the magnetron sputtering system, the distribution of electron density in space and time, the distribution of electron energy in space and time of electrons during rectangular and impact excitation of the discharge were obtained. An analysis of the results confirmed the feature previously indicated by other authors. This is the formation of an increased electron density at the fronts of discharge excitation pulses. This can be explained by the acquisition by the electrons at the front of the momentum of energy which corresponds to the ionization cross section of Ar atoms. The electron energy leaves the optimal energy range for ionization of Ar atoms with a further increase of the voltage. Therefore, the ionization efficiency of the operating gas atoms decreases. It was also found that upon impact excitation of a magnetron discharge: 1) The electron energy above the surface of the target is several times higher than when the discharge was excited by a rectangular pulse. Therefore, the sputtering of the target surface is more intense; 2) The erosion zone of the target increases and therefore the utilization rate of the target material increases 3) Ions bombard and sputter the deposited film in the positive period of the sine wave, if it is under the ground potential.uk
dc.description.abstractruДля сравнения характеристик электронного облака при возбуждении разряда импульсами прямоугольной формы и импульсами в форме затухающей синусоиды была создана физико-топологическая модель магнетронного распылительной системы. В результате моделирования было рассчитано распределение в пространстве и времени плотность электронов, энергия электронов, плотность энергии электронов при прямоугольном и ударном возбуждении разряда. Анализ полученных результатов подтвердил ранее указанную другими авторами особенность, выражающаяся в формировании повышенной плотности электронов на фронтах импульсов возбуждения разряда. Также было выяснено, что при ударном возбуждении магнетронного разряда: 1) энергия электронов над поверхностью катодумишени в несколько раз выше чем при возбуждении разряда импульсом прямоугольной формы и соответственно к более интенсивному распыления поверхности катодумишени; 2) наблюдается незначительное увеличение зоны эрозии мишени и соответственно к увеличению коэффициента использования материала мишени 3) в положительный период синусоиды, образуются ионы, которые бомбардируют пленку, осаждается и распыляют ее, если она находится под потенциалом земли.uk
dc.description.abstractukДля порівняння характеристик електронної хмари при збудженні розряду імпульсами прямокутної форми та імпульсами у формі затухаючої синусоїди була створена фізико-топологічна модель магнетронної розпилювальної системи. В результаті моделювання було розраховано розподіл в просторі та часі щільність електронів, енергія електронів, щільність енергії електронів при прямокутному та ударному збудженні розряду. Аналіз отриманих результатів підтвердив раніше зазначену іншими авторами особливість, що виражається в формуванні підвищеної щільності електронів на фронтах імпульсів збудження розряду. Також було з’ясовано, що при ударному збудженні магнетронного розряду: 1) енергія електронів над поверхнею катоду-мішені в декілька разів вище ніж при збудженні розряду імпульсом прямокутної форми і відповідно до більш інтенсивного розпилення поверхні катоду-мішені; 2) спостерігається незначне збільшення зони ерозії мішені і відповідно до збільшення коефіцієнта використання матеріалу мішені; 3) в позитивний період синусоїди, утворюються іони, які бомбардують плівку, що осаджується та розпилюють її, якщо вона знаходиться під потенціалом землі.uk
dc.format.pagerangeС. 6-16uk
dc.identifier.citationБевза, О. М. Дослідження електронної складової імпульсного магнетронного розряду / Бевза О. М., Кузьмичєв А. І. // Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал. – 2019. – Т. 24, № 6(113). – С. 6–16. – Бібліогр.: 13 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.6.197171
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33447
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.sourceМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2019, Т. 24, № 6(113)uk
dc.subjectмагнетронна розпилювальна системаuk
dc.subjectімпульсний розрядuk
dc.subjectударне збудження розрядуuk
dc.subjectенергія електронівuk
dc.subjectщільність енергії електронівuk
dc.subjectmagnetron sputtering systemuk
dc.subjectpulse dischargeuk
dc.subjectshock excitation of the dischargeuk
dc.subjectelectron energyuk
dc.subjectelectron energy densityuk
dc.subjectмагнетронного распылительная системаuk
dc.subjectимпульсный разрядuk
dc.subjectударное возбуждение разрядаuk
dc.subjectэнергия электроновuk
dc.subjectплотность энергии электроновuk
dc.subject.udc62-93, 533.9uk
dc.titleДослідження електронної складової імпульсного магнетронного розрядуuk
dc.title.alternativeThe Research of Pulsed Magnetron Discharge Electronic Componentuk
dc.title.alternativeИсследование электронной составляющей импульсного магнетронного разрядаuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
MEA2019_24-6_p6-16.pdf
Розмір:
2.89 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Мікросистеми, Електроніка та Акустика: науково-технічний журнал, Т. 24, № 6(113)