非平衡反應磁控濺射遲滯效應的PID神經(jīng)網(wǎng)絡控制仿真研究.pdf

1、反應磁控濺射制備AlN薄膜時，強非線性遲滯效應會造成濺射系統(tǒng)不穩(wěn)定，并影響薄膜的沉積速率和性能。遲滯效應表現(xiàn)為沉積速率、反應氣體氣壓、靶電壓隨著反應氣體流量的改變而突變。為了保證反應濺射穩(wěn)定以及保持高濺射速率和高反應氣體利用率，需要對反應濺射系統(tǒng)進行精確控制。PID神經(jīng)網(wǎng)絡（PIDNN）控制器具有PID控制的快速收斂特點和神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性逼近能力，適合對非線性反應濺射系統(tǒng)的控制。本文用PIDNN控制器對反應濺射系統(tǒng)進行精確控制。在S.B

2、erg給出的反應濺射系統(tǒng)模型基礎上，對反應濺射系統(tǒng)的PIDNN控制進行仿真。仿真結果表明PIDNN控制器能夠穩(wěn)定反應濺射過程，并且收斂速度較快，輸出響應迅速，抗干擾能力強。 采用中頻脈沖直流反應磁控濺射方法在Si（001）基體上制備出氮化鋁薄膜，研究了反應磁控濺射制備AlN時非平衡磁場對放電特性和遲滯效應的影響。實驗發(fā)現(xiàn)改變非平衡磁場可以改變鍍膜模式，并且隨著非平衡磁場的增大，放電電壓減小并且突變消失，伏安特性曲線變平緩，遲滯效

3、應中電壓的變化減小。根據(jù)反應濺射S.Berg模型和Westwood的反應磁控濺射伏安特性公式模擬了遲滯效應及非平衡磁場對它的影響，模擬結果和實驗結果相吻合。研究了氮氣比例對薄膜厚度、表面形貌、微觀結構和折射率的影響。結果表明，氮氣的比例為0.5％時氮化鋁薄膜的結構和性能最好，當?shù)獨獾谋壤^0.5％時，薄膜的沉積速率大幅降低，這個現(xiàn)象能夠用反應濺射的遲滯效應來解釋，用PIDNN控制器對反應濺射系統(tǒng)進行精確控制符合先進沉積工藝的發(fā)展趨勢。