High-power impulse magnetron sputtering
ஹை-பவர் இம்பல்ஸ் மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங் (எச்ஐபிஐஎம்எஸ் அல்லது ஹைபிஐஎம்எஸ், ஹை-பவர் பல்ஸ் மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டரிங், எச். பி. பி. எம். எஸ் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என்பது மேக்னட்ரான் ஸ்பட்டர் படிவு அடிப்படையிலான மெல்லிய படலங்களின் இயற்பியல் நீராவி படிவு ஒரு முறையாகும். எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் 10 சதவீதத்திற்கும் குறைவான குறைந்த வரி சுழற்சியில் (ஆன்/ஆஃப் நேர விகிதம்) பத்து மைக்ரோ விநாடிகளின் குறுகிய துடிப்புகளில் (தூண்டுதல்கள்) கிலோவாட் செமீ-2 வரிசையின் மிக உயர்ந்த சக்தி அடர்த்திகளைப் பயன்படுத்துகிறது. எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ்ஸின் தனித்துவமான அம்சங்கள் சிதைந்த உலோகத்தின் அதிக அளவிலான அயனியாக்கம் மற்றும் அதிக விகித மூலக்கூறு வாயு விலகல் ஆகும், இதன் விளைவாக அதிக அடர்த்தி கொண்ட படிகங்கள் உள்ளன. உச்ச கேத்தோடு சக்திக்கு ஏற்ப அயனியாக்கம் மற்றும் விலகல் அளவு அதிகரிக்கிறது. வெளிச்சத்திலிருந்து வில் கட்டத்திற்கு வெளியேற்றத்தை மாற்றுவதன் மூலம் வரம்பு தீர்மானிக்கப்படுகிறது. வழக்கமான ஸ்பட்டரிங் (1-10 W ⋅ cm−2) போன்ற சராசரி கேத்தோடு சக்தியை பராமரிக்கும் வகையில் உச்ச சக்தி மற்றும் கடமை சுழற்சி தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பின்வருவனவற்றுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறதுஃ அதிக மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர் அடர்த்தி கொண்ட மெல்லிய படலங்களின் பூச்சு படிவு (அடி மூலக்கூறு பொறித்தல்) படிதலுக்கு முன் அடி மூலக்கூறின் முன் சிகிச்சையை மேம்படுத்துதல் எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பிளாஸ்மா வெளியேற்றம் ஒரு பளபளப்பான வெளியேற்றத்தால் உருவாக்கப்படுகிறது, அங்கு வெளியேற்றம் மின்னோட்ட அடர்த்தி பல ஏ செமீ-2 ஐ அடைய முடியும், அதே நேரத்தில் வெளியேற்றம் மின்னழுத்தம் பல நூறு வோல்ட்டுகளில் பராமரிக்கப்படுகிறது. இந்த வெளியேற்றம் கேத்தோடு (இலக்கு) மேற்பரப்பு முழுவதும் ஒரே மாதிரியாக விநியோகிக்கப்படுகிறது, இருப்பினும் மின்னோட்ட அடர்த்தியின் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்கு மேல் இது குறுகிய அயனியாக்க மண்டலங்களில் செறிவூட்டப்படுகிறது, அவை இலக்கு அரிப்பு "ரேசட்ராக்" என்று அழைக்கப்படும் பாதையில் நகர்கின்றன. எச்ஐபிஐஎம்எஸ் இலக்கு உலோக அயனிகளின் உயர் பின்னங்களைக் கொண்ட 1013 அயனிகள் செமீ−3 வரிசையின் உயர் அடர்த்தி பிளாஸ்மாவை உருவாக்குகிறது. முக்கிய அயனியாக்கம் பொறிமுறை எலக்ட்ரான் தாக்கமாகும், இது சார்ஜ் பரிமாற்றம், பரவல் மற்றும் பிளாஸ்மாவை வெளியேற்றுவதன் மூலம் சமநிலைப்படுத்தப்படுகிறது. அயனியாக்கம் விகிதங்கள் பிளாஸ்மா அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. உலோக நீராவியின் அயனியாக்கம் அளவு என்பது வெளியேற்றத்தின் உச்ச மின்னோட்ட அடர்த்தியின் வலுவான செயல்பாடாகும். அதிக மின்னோட்ட அடர்த்திகளில், 2 + மற்றும் அதற்கு மேற்பட்ட சார்ஜ் கொண்ட-V க்கு 5 + வரை-சிதறிய அயனிகளை உருவாக்க முடியும். வழக்கமான ஒளி வெளியேற்றங்களில் காணப்படும் இயக்க இரண்டாம் நிலை உமிழ்வை விட அதிக உமிழ்வு குணகத்தைக் கொண்ட ஒரு சாத்தியமான இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் உமிழ்வு செயல்முறைக்கு 1 + க்கும் அதிகமான சார்ஜ் நிலைகளைக் கொண்ட இலக்கு அயனிகளின் தோற்றம் காரணமாகும். சாத்தியமான இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் உமிழ்வை நிறுவுவது வெளியேற்றத்தின் மின்னோட்டத்தை மேம்படுத்தலாம். எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பொதுவாக இலக்கு மற்றும் பிற கணினி கூறுகள் அதிக வெப்பமடைவதைத் தவிர்ப்பதற்காக குறைந்த கடமை சுழற்சியுடன் குறுகிய துடிப்பு (உந்துவிசை) முறையில் இயக்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு துடிப்பிலும் வெளியேற்றம் பல நிலைகளை கடந்து செல்கிறதுஃ மின் முறிவு வாயு பிளாஸ்மா உலோக பிளாஸ்மா நிலையான நிலை, உலோக பிளாஸ்மா வாயு பிளாஸ்மாவின் மீது திறம்பட ஆதிக்கம் செலுத்தும் அளவுக்கு அடர்த்தியாக இருந்தால் அதை அடையலாம். அடி மூலக்கூறில் பயன்படுத்தப்படும் எதிர்மறை மின்னழுத்தம் (சார்பு மின்னழுத்தம்) அடி மூலக்கூறைத் தாக்கும் நேர்மறை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் ஆற்றல் மற்றும் இயக்கத்தின் திசையை பாதிக்கிறது. ஆன்-ஆஃப் சுழற்சி மில்லி விநாடிகளின் வரிசையில் ஒரு காலத்தைக் கொண்டுள்ளது. கடமை சுழற்சி சிறியதாக இருப்பதால் (<10 சதவீதம்), குறைந்த சராசரி கேத்தோடு சக்தி மட்டுமே இதன் விளைவாகும் (1-10 kW). இலக்கு "ஆஃப் டைம்" போது குளிர்விக்க முடியும், இதன் மூலம் செயல்முறை ஸ்திரத்தன்மையை பராமரிக்கிறது. எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ்ஸை பராமரிக்கும் வெளியேற்றம் ஒரு உயர்-தற்போதைய பளபளப்பான வெளியேற்றமாகும், இது நிலையற்ற அல்லது நிலையானதாகும். ஒவ்வொரு துடிப்பும் ஒரு முக்கியமான காலம் வரை ஒரு பிரகாசமாக உள்ளது, அதன் பிறகு அது ஒரு வளைவு வெளியேற்றத்திற்கு மாறுகிறது. துடிப்பு நீளம் முக்கியமான காலத்திற்குக் குறைவாக இருந்தால், வெளியேற்றம் காலவரையின்றி நிலையான பாணியில் இயங்குகிறது. 2008 ஆம் ஆண்டில் வேகமான கேமரா இமேஜிங் மூலம் ஆரம்ப அவதானிப்புகள் சுயாதீனமாக பதிவு செய்யப்பட்டன, சிறந்த துல்லியத்துடன் நிரூபிக்கப்பட்டன, மேலும் பெரும்பாலான அயனியாக்கம் செயல்முறைகள் இடஞ்சார்ந்த மிகவும் வரையறுக்கப்பட்ட அயனியாக்கம் மண்டலங்களில் நிகழ்கின்றன என்பதை நிரூபிக்கின்றன. சறுக்கல் வேகம் 104 மீ/வி என்ற வரிசையில் அளவிடப்பட்டது, இது எலக்ட்ரான் சறுக்கல் வேகத்தில் 10 சதவீதம் மட்டுமே. வாகன பாகங்கள், உலோக வெட்டும் கருவிகள் மற்றும் அலங்கார பொருத்துதல்கள் போன்ற இயந்திர கூறுகளில் மெல்லிய படலங்களை படிப்பதற்கு முன்பு பிளாஸ்மா சூழலில் எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் சப்ஸ்டிரேட் முன்கூட்டிய சிகிச்சை தேவைப்படுகிறது. அடி மூலக்கூறுகள் ஒரு பிளாஸ்மாவில் மூழ்கடிக்கப்பட்டு சில நூறு வோல்ட் உயர் மின்னழுத்தத்திற்கு சார்புடையவை. இது அதிக ஆற்றல் கொண்ட அயன் குண்டுவீச்சை ஏற்படுத்துகிறது, இது எந்தவொரு மாசுபாட்டையும் அகற்றுகிறது. பிளாஸ்மாவில் உலோக அயனிகள் இருக்கும்போது, அவை ஒரு சில என்எம் ஆழத்திற்கு அடி மூலக்கூறுக்குள் பொருத்தப்படலாம். அதிக அடர்த்தி மற்றும் உலோக அயனிகளின் அதிக விகிதத்துடன் பிளாஸ்மாவை உருவாக்க எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறுக்குவெட்டில் உள்ள பட-அடி மூலக்கூறு இடைமுகத்தைப் பார்க்கும்போது, ஒரு சுத்தமான இடைமுகத்தைக் காணலாம். எபிடாக்ஸி அல்லது அணு பதிவேடு என்பது ஒரு நைட்ரைடு படலத்தின் படிகத்திற்கும் ஒரு உலோக அடி மூலக்கூறின் படிகத்திற்கும் இடையில் எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் முன் சிகிச்சைக்கு பயன்படுத்தப்படும் போது பொதுவானது. பிப்ரவரி 2001 இல் முதல் முறையாக எஃகு அடி மூலக்கூறுகளை முன்கூட்டியே சரிசெய்ய எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் பயன்படுத்தப்பட்டது. எஹியேசரியன். முன் சிகிச்சையின் போது அடி மூலக்கூறு சார்பு உயர் மின்னழுத்தங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இதற்கு நோக்கத்திற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட வளைவு கண்டறிதல் மற்றும் அடக்குதல் தொழில்நுட்பம் தேவைப்படுகிறது. அர்ப்பணிக்கப்பட்ட டிசி அடி மூலக்கூறு சார்பு அலகுகள் மிகவும் பல்துறை விருப்பத்தை வழங்குகின்றன, ஏனெனில் அவை அடி மூலக்கூறு பொறித்தல் விகிதங்களை அதிகரிக்கின்றன, அடி மூலக்கூறு சேதத்தை குறைக்கின்றன, மேலும் பல கேத்தோடு கொண்ட அமைப்புகளில் செயல்பட முடியும். ஒரு மாஸ்டர்-ஸ்லேவ் உள்ளமைவில் ஒத்திசைக்கப்பட்ட இரண்டு எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் மின் விநியோகங்களைப் பயன்படுத்துவது ஒரு மாற்றாகும்ஃ ஒன்று வெளியேற்றத்தை நிறுவுவதற்கும், ஒன்று எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் மூலம் துடிக்கும் அடி மூலக்கூறு சார்பு மெல்லிய படல படிவு உருவாக்குவதற்கும், எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ்ஸால் வெளியேற்றப்பட்ட மெல்லிய படலங்கள் வெளியேற்றம் மின்னோட்ட அடர்த்தியில் டெபாசிட் செய்யப்படுகின்றன. எச்ஐபிஐஎம்எஸ் மூலம் செம்பு படலங்களின் படிவு முதல் முறையாக வி. கௌஸ்நெட்சோவால் 1 மைக்ரோமீட்டர் வயாஸை 1:1.1 டிரான்சிஷன் மெட்டல் நைட்ரைடு (சிஆர்என்) மெல்லிய படலங்களின் விகிதத்துடன் நிரப்புவதற்கான பயன்பாட்டிற்காக எச்ஐபிஐஎம்எஸ் முதல் முறையாக பிப்ரவரி 2001 இல் ஏ. பி. எஹியேசரியன். டி. இ. எம் மூலம் எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் டெபாசிட் செய்த படங்களின் முதல் முழுமையான விசாரணை பெரிய அளவிலான குறைபாடுகள் இல்லாத அடர்த்தியான நுண் கட்டமைப்பை நிரூபித்தது. திரைப்படங்கள் அதிக கடினத்தன்மை, நல்ல அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் குறைந்த நெகிழ் உடைகள் குணகம் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தன. அதைத் தொடர்ந்து எச்ஐபிஐஎம்எஸ் வன்பொருளின் வணிகமயமாக்கல் தொழில்நுட்பத்தை பரந்த அறிவியல் சமூகத்திற்கு அணுகக்கூடியதாக மாற்றியது மற்றும் பல பகுதிகளில் முன்னேற்றங்களைத் தூண்டியது. எதிர்வினை ஹைபிம்ஸ் வழக்கமான எதிர்வினை ஸ்பட்டர் படிவு செயல்முறையில் காணப்பட்டதைப் போலவே, கீழே உள்ள பட்டியலில் காணப்படுவது போல், பல அடி மூலக்கூறுகளில் ஆக்சைடு அல்லது நைட்ரைடு அடிப்படையிலான படலங்களை அடைய ஹைபிம்ஸ் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், இது இந்த முறைகளின் சிறப்பியல்பாக இருப்பதால், அத்தகைய வைப்புகளின் செயல்திறன் குறிப்பிடத்தக்க வெறித்தனத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் உகந்த செயல்பாட்டு புள்ளிகளை ஆய்வு செய்ய கவனமாக ஆராயப்பட வேண்டும். எதிர்வினையாற்றும் ஹைபிம்ஸ் பற்றிய குறிப்பிடத்தக்க கண்ணோட்டங்கள் ஏ. ஆண்டர்ஸ் மற்றும் குபார்ட் மற்றும் பலர் வெளியிட்டனர். டெபாசிஷன் எடுத்துக்காட்டுகள் பின்வரும் பொருட்கள், மற்றவற்றுடன், எச்ஐபிஐஎம்எஸ் மூலம் வெற்றிகரமாக டெபாசிட் செய்யப்பட்டுள்ளனஃ அரிப்பு எதிர்ப்புஃ சிஆர்என்/என்பிஎன் நானோ அளவிலான பல அடுக்கு ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புஃ சிஆர்ஏஎல்ஒன்/சிஆர்என் நானோ அளவிலான பல அடுக்கு, டிஐ-அல்-சி-என், சிஆர்-அல்-சி-என் நானோ காம்போசிட் ஆப்டிகல்ஃ ஏஜி, டிஓஓ2, இசட்என்ஓ, இசட்ஆர்ஓ2, கியூஐஎன்ஜிஏஎஸ்இ மேக்ஸ் கட்டங்கள்ஃ டிஸி மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ்ஃ கியூ, டிஐ, டிஐஎன், டா, டான் ஹார்ட் முதல் எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பூச்சு அலகுகள் 2006 இல் சந்தையில் தோன்றின. ஆப்பிள் ஐபோன் 12 ப்ரோவின் தங்க பதிப்பு இந்த செயல்முறையை கட்டமைப்பு துருப்பிடிக்காத எஃகு பட்டையில் பயன்படுத்துகிறது, இது சாதனத்தின் ஆண்டெனா அமைப்பாகவும் செயல்படுகிறது. எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பூச்சுகளின் முக்கிய நன்மைகள் ஒரு அடர்த்தியான பூச்சு உருவவியல் மற்றும் வழக்கமான பிவிடி பூச்சுகளுடன் ஒப்பிடும்போது யங்கின் மாடுலஸுக்கு கடினத்தன்மையின் அதிகரித்த விகிதம் ஆகியவை அடங்கும். ஒப்பிடக்கூடிய வழக்கமான நானோ-கட்டமைக்கப்பட்ட பூச்சுகள் 25 ஜிபிஏ கடினத்தன்மையையும், 460 ஜிபிஏ யங் மாடுலஸையும் கொண்டிருக்கும்போது, புதிய எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பூச்சுகளின் கடினத்தன்மை 368 ஜிபிஏ யங் மாடுலஸுடன் 30 ஜிபிஏவை விட அதிகமாக உள்ளது. கடினத்தன்மைக்கும் யங் மாடுலஸுக்கும் இடையிலான விகிதம் என்பது பூச்சுகளின் கடினத்தன்மை பண்புகளின் அளவீடு ஆகும். விரும்பத்தக்க நிலை ஒப்பீட்டளவில் சிறிய யங் மாடுலஸ் கொண்ட அதிக கடினத்தன்மை ஆகும், இது எச். ஐ. பி. ஐ. எம். எஸ் பூச்சுகளில் காணப்படுகிறது. சமீபத்தில், உயிரியல் மருத்துவ பயன்பாடுகளுக்கான எச்ஐபிஐஎம்எஸ் பூசப்பட்ட மேற்பரப்புகளின் புதுமையான பயன்பாடுகள் ஆர்டிமி மற்றும் பலர் தெரிவித்தனர். பிளாஸ்மா (இயற்பியல்) கட்டுரைகளின் பட்டியலையும் பார்க்கவும் குறிப்புகள் மேலும் வாசிப்பு வெளிப்புற இணைப்புகள் https://www.cemecon.de/us-en/coating-plants/cc-800-hipims http://www.advanced-energy.com/en/SOLVIX.html http://materials.shu.ac.uk/ncpvd http://www.ifm.liu.se/plasma/reshppms.html http://www.melec.de http://www.ionautics.com http://www.starfireindustries.com/impulsetrade-pulsed-power-module.html பூச்சுகள் பொருள் அறிவியல் பிளாஸ்மா தொழில்நுட்பம் மற்றும் பயன்பாடுகள்