Manyetik alanda Sıçratma Yöntemi

вυяaĸ™ · 09-02-08, 14:42

ÖZET
Manyetik alanda sıçratma, ince filmlerin fiziksel buhar biriktirme yöntemleriyle kaplanmasında çok kullanılan yöntemlerden biridir. İlk kullanılmaya başlandığı yıllarda, kaplama özellikleri istenildiği gibi olmasa da, manyetik alanda sıçratma yönteminde yapılan değişikliklerle günümüzde istenilen özellikte metal, alaşım, seramik, yalıtkan malzemeler ve çok katlı kaplamalar yapmak mümkün olmaktadır. Bu çalışmada, daha çok sıçratmayı esas alan fiziksel buhar biriktirme yöntemleri üzerinde durulmuş ve manyetik alanda sıçratmanın temel bilgileri verilerek, bu yöntemdeki gelişmeler-dengesiz manyetik alanda sıçratma, kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma, darbeli manyetik alanda sıçratma-üzerinde durulmuştur.

Anahtar sözcükler:
Fiziksel buhar biriktirme, manyetik alanda sıçratma, dengesiz manyetik alanda sıçratma, kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma, darbeli manyetik alanda sıçratma

ABSTRACT
Magnetron sputtering is the most widely used process for the physical vapour deposition of thin films. In the years of initial application of this technique, despite the attained of coating were not desirable, with the development of magnetron sputtering, it is now possible, to deposit high quality metal, alloy, ceramic, highly insulating materials and multi-layer coatings. In this paper, physical vapor deposition techniques based particularly on sputtering were investigated and the basic knowledge of magnetron sputtering was presented. The developments on this technique including unbalanced magnetron sputtering, closed field unbalanced magnetron sputtering, pulsed magnetron sputtering were also discussed.

Keywords:
Physical vapour deposition, magnetron sputtering, unbalanced magnetron sputtering, closed field unbalanced magnetron sputtering, pulsed magnetron sputtering.

GİRİŞ
Malzemelerin yüzey özelliklerini değiştirmek amacıyla yapılan işlemler, hem onlara yeni mühendislik özellikler kazandırmakta, hem de malzeme israfını önleyerek ülke ekonomisine katkıda bulunmaktadır. Yüzey işlem teknolojileri özellikle 90'lı yıllardan sonra önem kazanmış olup, hem klasik hem de modern teknolojilere dayanan yüzey işlemleri çok kullanılmaya başlanmıştır.

Modern teknolojilerle yapılan yüzey işlemlerinde, buhar fazından yapılan kaplamalar çok hızlı teknolojik ve bilimsel gelişmelerin sağlandığı kaplama tekniklerinin başında gelmektedir. Bunun temel nedenlerinden biri, seramik kaplamaların bu teknikler kullanılarak oldukça kolay yapılabilmeleridir. Buhar fazından yapılan kaplamalar içinde fiziksel buhar biriktirme teknikleri, bu tekniklerin tribolojik amaçlı seramik kaplamaların yapılmasında çok iyi sonuçlar alınması nedeniyle son 15 yılda yaygınlaşmaya başlamıştır. [1]
Fiziksel buhar biriktirme tekniklerinin buharlaştırmaya ve sıçratmaya dayanan iki temel grubu vardır. Bu gruplar buharlaştırma ve sıçratma işlemlerinin yapılma şekillerine göre kendi içlerinde gruplara ayrılırlar. Bu yazıda sıçratmaya dayalı teknikler üzerinde durularak manyetik alanda sıçratma yöntemlerindeki gelişmeler incelenecektir.

SIÇRATMAYA DAYALI TEKNİKLER
Vakum ortamında katı haldeki kaplama metali (hedef malzeme) yüzeyinin enerjili iyonlarla bombardıman edilerek malzemenin buharlaştırıldığı sıçratma yöntemi, ince film kaplamaların biriktirilmesinde kullanılan çok önemli proseslerden biridir. Sıçratma ile altmetal yüzeyi istenen bir metalle kaplanabildiği gibi, reaktif kaplama denilen ve buharlaştırılan malzemenin istenilen bir gazla altmetal yüzeyinde bileşik oluşturması sağlanabilir. Böylece sert seramik filmler veya bileşik malzemelerden üretilen kaplamalar yapılabilir.
Sıçratma sistemi, negatif d.c. veya r.f. potansiyel uygulamalı bir hedef malzeme ile altmetal tutucusunun bulunduğu bir vakum odasından oluşur. Altmetal tutucusu hedef malzeme ile karşılıklıdır ve topraklanabilir, negatif potansiyel uygulanabilir veya kendi halinde bırakılabilir. Aynı zamanda ısıtılabilir veya soğutulabilir. Sistem basıncı, 10-3 - 10-2 mbar aralığında tutulur ve şerare etkisi veya plazmanın başlatıldığı bir ortam sağlamak için sıçratma gazı olarak argon ile doldurulur. Sistem şematik olarak Şekil 1'de gösterilmiştir. [2]
Hedef malzemeye 2-3 kV'luk negatif potansiyel uygulayarak oluşturulan plazmadaki pozitif iyonlar, hedefe çarparak momentum değişim mekanizmasi ile hedef atomlarını yerlerinden çıkarırlar. Hedef malzemesinin atomlarının bu şekilde malzemeden uzaklaştırılması sıçratma olarak bilinir. Sıçratılan iyonların bazısı altmetal yüzeyine giderek orada birikir ve bir film oluşturur. Sıçratma sırasında hedef yüzeyine pozitif yüklü iyonların çarpması ile başka ara etkimeler de meydana gelebilir. Örneğin çarpmanın etkisi ile çıkan ikincil elektronlar, nötr haldeki sıçratma gazı atomlarının ilave iyonizasyonuna neden olabilir.
Sıçratma ile, birçok malzeme başarılı bir şekilde biriktirilmesine rağmen, birikme hızının ve plazma içindeki iyonlaşma etkisinin düşük olması, altmetal sıcaklığının yükselmesi sistemin kullanımını sınırlamıştır. Son yıllarda sıçratma teknolojisindeki gelişmelerin çoğu, manyetik alanda yapılmıştır. Bunun nedeni, manyetik alanda sıçratma yöntemi ile yapılan kaplamaların, mikroelektronik, optik, türbin bıçakları, manyetik ve optik diskler, kesici takımlar ve solar kontrol endüstrisi gibi birçok endüstriyel alanda kullanılmasıdır. [2-5]

uA-06 · 10-02-08, 02:46

Teşekkürler...

09-02-08, 14:42	#1 (permalink)
вυяaĸ™ нαукσ ¢єρкιи Giriş Tarihi: 20-04-2007 Yer: уєşιℓ вυяѕα Mesajlar: 1,763 Blog Mesajları: 3 Rep Puanı: 22848470 Rep Gücü: 228519	Manyetik alanda Sıçratma Yöntemi ÖZET Manyetik alanda sıçratma, ince filmlerin fiziksel buhar biriktirme yöntemleriyle kaplanmasında çok kullanılan yöntemlerden biridir. İlk kullanılmaya başlandığı yıllarda, kaplama özellikleri istenildiği gibi olmasa da, manyetik alanda sıçratma yönteminde yapılan değişikliklerle günümüzde istenilen özellikte metal, alaşım, seramik, yalıtkan malzemeler ve çok katlı kaplamalar yapmak mümkün olmaktadır. Bu çalışmada, daha çok sıçratmayı esas alan fiziksel buhar biriktirme yöntemleri üzerinde durulmuş ve manyetik alanda sıçratmanın temel bilgileri verilerek, bu yöntemdeki gelişmeler-dengesiz manyetik alanda sıçratma, kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma, darbeli manyetik alanda sıçratma-üzerinde durulmuştur. Anahtar sözcükler: Fiziksel buhar biriktirme, manyetik alanda sıçratma, dengesiz manyetik alanda sıçratma, kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma, darbeli manyetik alanda sıçratma ABSTRACT Magnetron sputtering is the most widely used process for the physical vapour deposition of thin films. In the years of initial application of this technique, despite the attained of coating were not desirable, with the development of magnetron sputtering, it is now possible, to deposit high quality metal, alloy, ceramic, highly insulating materials and multi-layer coatings. In this paper, physical vapor deposition techniques based particularly on sputtering were investigated and the basic knowledge of magnetron sputtering was presented. The developments on this technique including unbalanced magnetron sputtering, closed field unbalanced magnetron sputtering, pulsed magnetron sputtering were also discussed. Keywords: Physical vapour deposition, magnetron sputtering, unbalanced magnetron sputtering, closed field unbalanced magnetron sputtering, pulsed magnetron sputtering. GİRİŞ Malzemelerin yüzey özelliklerini değiştirmek amacıyla yapılan işlemler, hem onlara yeni mühendislik özellikler kazandırmakta, hem de malzeme israfını önleyerek ülke ekonomisine katkıda bulunmaktadır. Yüzey işlem teknolojileri özellikle 90'lı yıllardan sonra önem kazanmış olup, hem klasik hem de modern teknolojilere dayanan yüzey işlemleri çok kullanılmaya başlanmıştır. Modern teknolojilerle yapılan yüzey işlemlerinde, buhar fazından yapılan kaplamalar çok hızlı teknolojik ve bilimsel gelişmelerin sağlandığı kaplama tekniklerinin başında gelmektedir. Bunun temel nedenlerinden biri, seramik kaplamaların bu teknikler kullanılarak oldukça kolay yapılabilmeleridir. Buhar fazından yapılan kaplamalar içinde fiziksel buhar biriktirme teknikleri, bu tekniklerin tribolojik amaçlı seramik kaplamaların yapılmasında çok iyi sonuçlar alınması nedeniyle son 15 yılda yaygınlaşmaya başlamıştır. [1] Fiziksel buhar biriktirme tekniklerinin buharlaştırmaya ve sıçratmaya dayanan iki temel grubu vardır. Bu gruplar buharlaştırma ve sıçratma işlemlerinin yapılma şekillerine göre kendi içlerinde gruplara ayrılırlar. Bu yazıda sıçratmaya dayalı teknikler üzerinde durularak manyetik alanda sıçratma yöntemlerindeki gelişmeler incelenecektir. SIÇRATMAYA DAYALI TEKNİKLER Vakum ortamında katı haldeki kaplama metali (hedef malzeme) yüzeyinin enerjili iyonlarla bombardıman edilerek malzemenin buharlaştırıldığı sıçratma yöntemi, ince film kaplamaların biriktirilmesinde kullanılan çok önemli proseslerden biridir. Sıçratma ile altmetal yüzeyi istenen bir metalle kaplanabildiği gibi, reaktif kaplama denilen ve buharlaştırılan malzemenin istenilen bir gazla altmetal yüzeyinde bileşik oluşturması sağlanabilir. Böylece sert seramik filmler veya bileşik malzemelerden üretilen kaplamalar yapılabilir. Sıçratma sistemi, negatif d.c. veya r.f. potansiyel uygulamalı bir hedef malzeme ile altmetal tutucusunun bulunduğu bir vakum odasından oluşur. Altmetal tutucusu hedef malzeme ile karşılıklıdır ve topraklanabilir, negatif potansiyel uygulanabilir veya kendi halinde bırakılabilir. Aynı zamanda ısıtılabilir veya soğutulabilir. Sistem basıncı, 10-3 - 10-2 mbar aralığında tutulur ve şerare etkisi veya plazmanın başlatıldığı bir ortam sağlamak için sıçratma gazı olarak argon ile doldurulur. Sistem şematik olarak Şekil 1'de gösterilmiştir. [2] Hedef malzemeye 2-3 kV'luk negatif potansiyel uygulayarak oluşturulan plazmadaki pozitif iyonlar, hedefe çarparak momentum değişim mekanizmasi ile hedef atomlarını yerlerinden çıkarırlar. Hedef malzemesinin atomlarının bu şekilde malzemeden uzaklaştırılması sıçratma olarak bilinir. Sıçratılan iyonların bazısı altmetal yüzeyine giderek orada birikir ve bir film oluşturur. Sıçratma sırasında hedef yüzeyine pozitif yüklü iyonların çarpması ile başka ara etkimeler de meydana gelebilir. Örneğin çarpmanın etkisi ile çıkan ikincil elektronlar, nötr haldeki sıçratma gazı atomlarının ilave iyonizasyonuna neden olabilir. Sıçratma ile, birçok malzeme başarılı bir şekilde biriktirilmesine rağmen, birikme hızının ve plazma içindeki iyonlaşma etkisinin düşük olması, altmetal sıcaklığının yükselmesi sistemin kullanımını sınırlamıştır. Son yıllarda sıçratma teknolojisindeki gelişmelerin çoğu, manyetik alanda yapılmıştır. Bunun nedeni, manyetik alanda sıçratma yöntemi ile yapılan kaplamaların, mikroelektronik, optik, türbin bıçakları, manyetik ve optik diskler, kesici takımlar ve solar kontrol endüstrisi gibi birçok endüstriyel alanda kullanılmasıdır. [2-5]

10-02-08, 02:46	#2 (permalink)
uA-06 Kıdemli Üye Giriş Tarihi: 07-10-2007 Yer: AnkarA uA-06 Mesajlar: 3,929 Rep Puanı: 33037037 Rep Gücü: 330422	C: Manyetik alanda Sıçratma Yöntemi Teşekkürler...

Konu Araçları
Çıktı Görüntüsünü Göster Sayfayı E-posta İle Yolla