磁控濺射旋轉(zhuǎn)圓柱陰極靶關(guān)鍵技術(shù)的研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、磁控濺射旋轉(zhuǎn)圓柱陰極靶（簡稱旋轉(zhuǎn)靶）自發(fā)明至今，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)化制備大面積功能薄膜的生產(chǎn)中。雖然經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展和創(chuàng)新，旋轉(zhuǎn)靶在工業(yè)生產(chǎn)中仍然存在著如下問題：在靶材表面上垂直于電場的磁場分布不均勻，造成靶材被濺射刻蝕不均勻，使靶材利用率降低；陰極冷卻換熱參數(shù)設(shè)置不合理，使得靶不能充分冷卻，造成其工作穩(wěn)定性差，最終影響鍍膜質(zhì)量。論文基于輝光放電、磁控濺射、等離子體、電磁場和傳熱學(xué)的基本理論，對旋轉(zhuǎn)靶的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實

2、現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)用的一種新型磁場結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)靶設(shè)計的研究目標(biāo)。
　　首先，利用ANSYS有限元方法模擬計算，得到了旋轉(zhuǎn)靶磁控陰極垂直于電場方向的磁場分量Bx在靶材表面上的二維磁場分布規(guī)律。并通過改變磁鐵的寬和高、磁鐵間夾角等關(guān)鍵參數(shù)，以及在兩邊磁鐵與靶材間設(shè)置可移動磁性擋板等方法來提高Bx的磁場強度和擴(kuò)大靶材被濺射所覆蓋的表面積。
　　其次，計算了陰極靶產(chǎn)生的熱量，分析了穩(wěn)態(tài)工作時的換熱過程包括傳導(dǎo)、對流、輻射三種方式，通過

3、計算得到旋轉(zhuǎn)靶穩(wěn)態(tài)工作時的換熱參數(shù)，為旋轉(zhuǎn)靶的設(shè)計提供了依據(jù)。
　　基于旋轉(zhuǎn)靶磁控濺射的工作原理和磁場分析與優(yōu)化結(jié)果，以及確定的換熱參數(shù)設(shè)計了磁場結(jié)構(gòu)，并用ANSYS有限元方法分析計算了其受力變形，結(jié)果表明磁場結(jié)構(gòu)受重力變形不影響磁場分布。此外還對驅(qū)動電機的配置、同步帶傳動、軸承、支撐端、真空靜密封和磁流體密封等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的分析和設(shè)計計算。最終完成工業(yè)化生產(chǎn)用旋轉(zhuǎn)靶的設(shè)計，為磁控濺射旋轉(zhuǎn)圓陰極靶的進(jìn)一步開發(fā)和磁控濺射大面積