可調(diào)脈沖高功率磁控濺射電源研制及AlCrN薄膜制備.pdf

1、可調(diào)脈沖磁控濺射技術(shù)(MPP)是一種新型的磁控濺射技術(shù),MPP電源的波形電壓、電流可調(diào),可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)階脈沖波形,不僅可以提高靶材的離化率還可以提高薄膜的沉積速率,獲得的薄膜晶粒細(xì)小,結(jié)構(gòu)致密,內(nèi)應(yīng)力低,并可以實(shí)現(xiàn)~100um厚膜的沉積。
　　本文中研制了一臺(tái)新型MPP電源,平均功率為5kW,脈沖電流最大為100A,脈沖電壓最大為1000V,脈沖峰值功率為100kW,總脈寬為500-3000μs。通過(guò)雙單片機(jī)進(jìn)行控制,簡(jiǎn)化了控制電路,

2、提高了電源穩(wěn)定性。利用OP320-A制作了人機(jī)交互界面,操作方便。經(jīng)測(cè)試電源可以實(shí)現(xiàn)一階波形、前高后低兩階波形、前低后高兩階波形、前高后低三階波形、前低后高三階波形、兩邊高中間低三階波形等多種電壓波形,電源運(yùn)行穩(wěn)定。
　　MPP電源在真空室放電表現(xiàn)出非線性,對(duì)起輝情況研究發(fā)現(xiàn),隨著充電電壓的升高,脈沖上邊沿由左逐漸向右擴(kuò)展,降低氣壓時(shí)脈沖上邊沿由左向右退去。通過(guò)增加一階觸發(fā)高電壓脈沖可以提高電源的起輝穩(wěn)定性。
　　對(duì)AlCr

3、靶的放電特性研究表明,MPP電源的功率密度小于HPPMS,獲得的脈沖電流小。氣壓和頻率的降低,都會(huì)增加脈沖的起輝的難度,但是起輝后的脈沖電流變化不大,說(shuō)明高功率等離子體放電時(shí)自濺射過(guò)程占的比例較大。偏壓可以提高到達(dá)基體的離子量,氮?dú)獗壤黾涌梢蕴岣呙}沖電流。靶上放電輝光強(qiáng)烈,發(fā)出明亮的藍(lán)色。
　　在研究AlCrN薄膜工藝的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),MPP電源的沉積速率略低于直流,是直流的94％。提高頻率與提高電壓和脈寬相比,提高的沉積速率較大。