Распыление при постоянном токе

В 1898 г. Бредигом предложен способ получения гидрозолей благородных металлов распылением их в соответствующей среде при помощи дуги постоянного тока. Схема приведена на рис. 96. [c.303]

Коллоидное измельчение достигается также электрическим распылением вещества с электродов, помещенных в ту или иную среду, хотя этот способ сравнительно малоупотребителен. Распыление металлических электродов в зоне электрической дуги происходит под воздействием постоянного тока (обычно сила тока 10 А, напряжение порядка 100 В). При сближении двух электродов, погруженных о охлаждаемую жидкость, происходит отрыв частиц, которые образуют золь. Под действием электрического тока можно диспергировать не только различные металлы, но и водяной пар, действуя на него электрическим полем высокого напряжения (1000—3000 В/см). [c.239]

Коллоидные растворы золота, платины, серебра получают распылением соответствующих металлических электродов в зоне электрической дуги. По этому методу (рис. 42) металлы диспергируют, действуя на них постоянным током. [c.102]

Существует несколько различных способов реализации процесса катодного распыления, включающих распыление ионным пучком, плазменное распыление, радиочастотное распыление, триодное, диодное (при постоянном токе) распыление и диодное распыление с охлаждением. В настоящее время для нанесения покрытия на образцы для РЭМ и рентгеновского микроанализа обычно используются лишь распыление ионным пучком, диодное распыление и диодное распыление с охлаждением. [c.199]

Диодное распыление, или распыление при постоянном токе [c.201]

Этот способ распыления является наиболее простым, надежным и экономичным, и на нем основана работа ряда выпускаемых промышленных сложных приборов, а также приставок для катодного распыления для вакуумных термических испарителей. Такие приборы, которые работают при энергиях от 1 до 3 кэВ, иногда называют установками для диодного распыления, а также установками для распыления при постоянном токе. Установка для распыления при постоянном токе состоит из небольшого стеклянного колпака, в котором находится мишень — катод и охлаждаемый водой держатель образца — анод и который помещается на контрольном блоке, включающем измеритель вакуума, высоковольтный источник питания, клапан напуска воздуха и небольшое реле времени (рис. 10.10,6). Детальное описание режима работы этого устройства и его использование описано в [292]. Одна из возможных проблем, связанная с распылителем такого типа, заключается в том, что непрочные образцы могут термически повреждаться. [c.201]

Описана конструкция и исследованы аналитические характеристики экономичного и чувствительного дугового плазмотрона постоянного тока, работающего в сочетании с аппаратом для сушки распыленных растворов [205]. Он позволяет получать частицы размером 1—3 мкм и отделять до 80% воды из парогазовой фазы. Малые размеры частиц, значительная протяженность горячей зоны, увеличенное время пребывания частиц в струе создают благоприятные условия для полного их испарения. Предел обнаружения хрома по линии 425,4 нм этим методом равен 1-10 % от массы раствора. [c.82]

Тлеющий разряд происходит при среднем и высоком напряжении и средней силе тока. Как правило, применяют переменный ток 10 000—15 ООО в или постоянный ток сила тока составляет в большинстве случаев 100—400 ма. Требующийся переменный ток можно легко получить трансформацией обычного 50-периодного переменного тока для получения постоянного тока высокого напряжения, как правило, требуются машинные агрегаты. Мощность разрядной трубки при большой силе тока ограничивается разогревом электродов и связанным с этим распылением электродного материала. Особо высокая концентрация энергии достигается при помощи мгновенного разряда [21]. [c.538]

Причиной самопоглощения резонансных линий является сильное распыление и относительно низкая эффективность возбуждения паров металлов в тлеющем разряде постоянного тока. [c.83]

Наиболее важный результат описанных выше исследований заключается в том, что при одинаковой интенсивности излучения спектра металла распыление материала в высокочастотном разряде происходит в меньшей степени, чем в разряде постоянного тока. Обсудим эту особенность высокочастотного разряда с учетом современных представлений о механизме распыления электрода и возбуждения спектров. [c.88]

Распыление материала катода в высокочастотном разряде, так же как и в разряде постоянного тока, обусловлено ударами положительных ионов о стенки катода и зависит от числа бомбардирующих электрод ионов и их энергии. [c.88]

Измерения, проведенные в работе [18], качественно подтвердили влияние указанных параметров на величину потенциала и показали, что при давлениях рабочего газа выше 0,4 мм рт. ст. пространственный потенциал даже при больших мощностях разряда не превышает 20—30 в. Таким образом, энергия ионов, бомбардирующих электрод в ВЧ-разряде, а следовательно, и число распыляемых атомов, приходящихся на один ион, должны быть по крайней мере на порядок меньше, чем в разряде постоянного тока. Отсюда становится понятным меньшее распыление материала электрода в ВЧ-разряде по сравнению с разрядом постоянного тока при одинаковой эффективности возбуждения спектра. [c.89]

Большинство исследований по приготовлению пленок тугоплавких соединений было выполнено методом тлеющего разряда на постоянном токе (катодное распыление), в котором разряд между катодом и анодом поддерживается в газовой атмосфере, состоящей из аргона и газа, содержащего углерод или азот. Ионы газа ускоряются к катоду, где они выбивают или распыляют на некоторое расстояние частицы материала катода. Распыленный материал осаждается на соответствующим образом расположенную под- [c.26]

Отличительной особенностью импульсного разряда в ПК является слабая зависимость интенсивности спектральных линий от давления гелия в области 8—16 мм рт. ст. Температура катода, а, следовательно, и скорость испарения примесей также не изменяются в этом диапазоне давлений. В импульсном разряде ПК искровой спектр усилен по сравнению с разрядом постоянного тока <с равными значениями действующего тока. Интенсивность спектра растет с увеличением амплитуды и частоты следования импульсов тока через катод. При малой частоте следования импульсов поступление примесей со стенок катода-возбудителя происходит за счет катодного распыления, а с повышением частоты увеличивается доля атомов, поступающих за счет термического испарения. [c.145]

Плазменный нагрев как метод впервые разработал Рид [94]. О методе полого катода, в котором также используется плазма, говорилось в разд. 5.5. Промышленные плазменные горелки постоянного тока применялись при выращивании кристаллов и раньше [91], но Рид первым использовал как источник нагрева индукционно связанную плазму. Плазменное состояние рассматривается как четвертое состояние материи, характеризующееся тем, что с атомов газа частично или полностью удалены электроны. Температура в плазме может быть очень высокой, достигая многих тысяч градусов. Плазмы образуются при ионизации атомов в пламени или при электрических разрядах. Обычный пример плазмы — электрическая дуга между двумя электродами, возникающая при электрическом разряде (как в сварочном аппарате). Нагрев с помощью электрической дуги известен с тех пор, как появилась возможность получать сильные электрические токи. Плазменные горелки постоянного тока стали выпускаться промышленностью с середины 50-х годов, и способы введения в горелки исходных порошковых материалов хорошо отработаны. Широко известен следующий способ применения горелки ее направляют на холодную поверхность, и подаваемый в пламя материал затвердевает в виде мелкозернистой керамики. Такой метод называется пламенным распылением, он. хорошо описан в литературе. В модифицированном варианте такая горелка может заменить факел в методе Вернейля. На фиг. 5.22 показана плазменная горелка постоянного тока. В общем она действует так между электродами зажигают дуговой разряд постоянного тока, и сильная струя газа сквозь дугу отдувает плазму от электродов. При обычной электросварке одним из электродов служит сам рабочий объект и плавление вещества невозможно, если он не проводящий. Плазменная горелка устраняет это ограничение. Обычное рабочее напряжение в плазменной горелке постоянного тока составляет 10—100 В при силе тока от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер. Как сообщают, удается достигнуть температур около 15 000°С. Правда, часто оказывается довольно трудно стабилизировать газовый поток. В худшем случае плазма полностью выдувается из [c.232]

Для распыления металлов электродуговым способом используют проволочные аппараты специальной конструкции. Металл расплавляют с помощью электрической дуги, которая образуется между концами двух проволок (в процессе работы они служат электродами), присоединенных к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного тока. В зону горения электрической дуги подается сжатый воздух, который захватывает расплавленный металл и разбрызгиванием наносит его на металлизируемый предмет. [c.121]

Ионное распыление впервые было обнаружено при исследованиях тлеющего разряда с холодным катодом, и с этого времени тлеющий разряд является основой экспериментов по получению пленок ионным распылением. Хотя тлеющий разряд на постоянном токе получить и довольно просто, однако детальное объяснение природы составляющих его зон свечения и темных пространств, а также взаимной связи напряжения разряда, разрядного тока и давления газа продолжает оставаться трудной задачей [172]. [c.363]

Теперь рассмотрим трехэлектродную систему высокочастотного ионного распыления диэлектриков, В плазму постоянного тока (между термоэлектронным катодом и анодом) введем металлический электрод и между этим электродом и анодом приложи.м напряжение высокой частоты (порядка нескольких мегагерц). Как было сказано ранее, область электрод — плазма функционирует подобно выпрямляющему переходу. Поэтому если в цепь высокой частоты ввести разделительный конденсатор, то в результате зарядки этого конденсатора электрод большую часть времени будет отрицательным относительно плазмы. Далее можно внешний конденсатор заменить внутренним, покрыв диэлектриком метал.тический электрод. При этом поверхность диэлектрика, обращенная к плазме, относительно плазмы (и относительно металлического электрода) зарядится отрицательно и будет распыляться. Поверхности диэлектрика достигают только короткие всплески электронного тока, а большую часть периода ВЧ напряжения к этой поверхности ускоряются положительные ионы. [c.366]

Магнитное поле радиальной симметрии с большой поперечной компонентой можно получить, если одноименные полюса соленоидов или постоянных магнитов направить навстречу один другому, как показано на рнб. 6. Влияние этого поля на тлеющий разряд было впервые описано в 1949 г. Рохлиным [20], а позже влияние такого поля на ионное распыление в режиме постоянного тока исследовал Кэй [21]. Хотя, по данным Кэя, скорость осаждения возрастала примерно в 30 раз, однородность толщины пленки на площади диаметром 11 см составляла всего 25 /о. [c.416]

Для самостоятельного разряда постоянного тока в атмосфере аргона многими исследователями найдена наилучшая компромиссная для иоп.чого распыления (5—6) 10 мм рт. ст. [c.427]

Несмотря на то, что о возможности ионного распыления диэлектриков известно уже давно [116], тонкие пленки диэлектриков до недавнего времени наносились лишь методом реактивного распыления. Простая замена металлической мишени диэлектриком в обычной системе ионного распыления на постоянном токе обречена на неудачу из за быстрого образования [c.443]

Как нами уже отмечалось, с физической точки зрения система ВЧ распыления во многом подобна системе распыления на постоянном токе. Указывалось также, что преимущество работы при низких давлениях газа на постоянном токе, связанное с использованием трехэлектродной системы [c.448]

Плазменное напыление схоже с процессом электродугового напыления тем, что для плавления и распыления подаваемого металла используется электрическая дуга постоянного тока. В данном случае дуга представляет собой ионизированную газовую плазму, образующуюся между электродами металла, охлаждаемыми водой. Электроды в этом процессе не расходуются. В плазменном металлизаторе точечный вольфрамовый катод, охлаждаемый водой, установлен концентрически у основания соплообразного охлаждаемого водой медного анода. Подаваемый газ под углом поступает сзади в кольцевой между-электродный зазор, ионизируется и образует дугу. Поток газа выталкивает дугу в отверстие сопла, где спиральный поток создает концентрацию тепла в центре плазменной дуги. Благодаря очень высокому температурному градиенту, образуемому при этом расположении дуги, температура в центре достигает 20000° С. Температура стенки сопла составляет 250° С. Металл для покрытия в виде порошка подается во втором потоке газа и радиально впрыскивается в сопло металлизатора. Частицы металла, проходя через плазменную дугу, плавятся, распыляются и выводятся из сопла под действием потока газа. [c.80]

Плазменное О. проводят в кислородсодержащей низкотемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядов. Таким способом получают оксидные слои на пов-сти кремния, полупроводниковых соед. типа А В при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем, при создании туннельных переходов на основе пленок Nb и Pb в крио-электронных интегральных схемах, а также для повышения светочувствительности серебряно-цезиевых фотокатодов. Разновидность плазменного О.-ионно-плазменное О., проводимое в высокотемпературной кислородсодержащей плазме СВЧ или дугового разряда в вакууме (ок. 1 Па) и т-ре обрабатываемой пов-сти не выше 430 °С. При таком способе о. ионы плазмы достигают пов-сти изделия с энергиями, достаточньп для их проникновения в поверхностный слой и частичного его распыления. Качество оксидных пленок, полученных этим методом, сравнимо с качеством пленок, выращенных при термическом О., а по нек-рым параметрам превосходит их. [c.352]

При плазменном анодировании основные электроды газоразрядного промежутка (катод и анод) служат только для поддержания разряда. Диэлектрическую подложку с окисляемой пленкой погружают в кислородную плазму и подают смещение, независимое от основного разряда. Для протекания постоянного тока в цепи анодиру--емой пленки применяют контрэлектрод, погруженный в плазму. Возможно использование любого разряда низкого давления тлеющего, дугового, высокочастотного и сверхвысокочастотного. Важно, чтобы разряд мог образовывать плазму с необходимыми параметрами в больщих объемах и не вызывал распыления электродов, так как продукты распыления будут загрязнять растущий окисел и станут источниками дефектов. Дуговой разряд отвечает этим требованиям, однако он малопригоден для промышленного использования из-за быстрого разрушения термокатода в активной кислородной среде. Применение безэлектродных ВЧ и СВЧ разрядов позволяет полностью исключить распыление основных электродов, но остается возможным распыление контрэлектрода и диэлектрических стенок вакуумной камеры. [c.155]

Еще в первых работах А. Уолша (1959 г.) предлагалось использовать тлеющий разряд в полом катоде не только как источник резонансного излучения, но и как атомизатор. Действительно, катодное распыление обладает высокой стабильностью атомного потока, низкой степенью ионизации распыленных атомов и большими сечениями поглощения резонансных линий на центральном частоте Vq. Энергия ионов инертного газа (обычно аргона), бомбардирующих катод, позволяет с примерно одинаковой эффективностью распылять элементы с различ1шми термодинамическими характеристиками, а высокие плотность и энергия электронов в плазме разряда достаточны для разрушения любых химических соединеьшй определяемого элемента, поступивших из пробы в газовую фазу. Однако, как и в случае с графитовой кюветой Львова, несовершенство первых конструкций такого атомизатора привело к тому, что они не получили широкого распространения в аналитической практике. Новая волна интереса возникла в связи с изучением особенностей тлеющего разряда в. лампе Гримма (см. раздел 14.2.1), где реализуется аномальный тлеющий разряд постоянного тока при пониженном давлении инертного газа (0,1-3 кПа) и силе разрядного тока от 10 до 300 мА. Разряд происходит между плоским катодом (анализируемый образец) и цилиндрическим анодом, отстоящим от катода всего на 0,1-0,5 мм. Диаметр катода — не менее 20 мм. Обрабатываемая разрядом площадь определяется внутренним диаметром анода (8-10 мм). [c.843]

На практике применяется напряжение от 1,2 до 10 кв гг плотность тока от 0,1 до 1 ма/см . Для распыления используют постоянный ток. Чем ближе напряжение к критическому, тем меньше распыление и тем бшьше энергии расходуется в виде тепла. [c.73]

Рассел, Шелтон и Уолш [17] описали двухлучевой спектрофотометр, использовавшийся в лаборатории Уолша на первой стадии его работ. Однако Уолш обнаружил, что, несмотря на необходимость отличать свет источника от излучения пламени, во многих случаях можно применять более простые приборы. В ряде ранних прикладных работ, проводившихся в Австралии, использована однолучевая система [18]. Питание ламп с полым катодом осуществлялось пульсирующим постоянным током. Монохроматором служил любой прибор с призмой или решеткой. Применялась щелевая горелка и предварительное смешение горючего газа, воздуха и распыленной пробы. Характеристики этой системы были описаны Гейтхаузом и Уиллисом [19]. [c.19]

С другой стороны, известно [16], что приэлектродные области высокочастотного тлеющего разряда весьма близки к катодным частям тлеющего разряда постоянного тока, и в частности, в обоих типах разряда наблюдается распыление внутренних электродов. Поэтому представляет интерес исследовать возможность применения высокочастотного тлеющего разряда для возбуждения спектра металлов в лампах с полыми электродами н сравнить нх спектральные характеристики с характеристиками тех же ламп, питаемых постоянным током. Такие эксперименты впервые были проведены А. И. Бодрецовой, Б. В. Львовым и В. И. Мосичевым [17]. [c.83]

Мицуока и др. [36] обнаружили, что пленки МЬМ, полученного при асимметричном распылении на переменном токе, лучше пленок, приготовленных методом тлеющего разряда на постоянном токе. [c.27]

Электропроводность твердых стекол обычно измеряется постоянным током. Как известно, при измерениях электропроводности проводпиков второго рода постоянным током приходится учитывать поляризацию, вызывающую довольно быстрое спа дание силы тока, текущего через измеряемый электролит. Чтобы уменьшить влияние поляризации при температурах до 350°, применяют неполяризующиеся амальгамные электроды. При более высокой температуре можно пользоваться расплавленными солями. Выбор той или иной амальгамы или расплавленной соли определяется ионом, который переносит электричество. Так, например, если в переносе тока участвуют ионы натрия, то применяют натровую амальгаму или расплав азотнокислого натрия. Иногда употребляют серебряные электроды. Серебро можно Наносить катодным распылением или путем химического серебрения исследуемого образца стекла. Для измерения электропроводности твердых стекол наиболее удобна ячейка, использованная в работе С. А. Щукарева с сотрудниками или ячейка Л. Ю. Куртца. [c.108]

Для электрического распыления Бредиг брал две металлические проволоки 7 и 2 (рис. 122), погруженные концами в воду (или другую жидкость), которые соединял через реостат R с источником электрического тока. Пропуская постоянный ток в 5—10 а и 80—ПО в, он получал под жидкостью вольтову дугу, от которой по жидкости расходились бурые струи золя металла. Так как жидкость нагревалась, то сосуд с ней пом е-щался в другой сосуд, наполненный льдом. Этим способом оказалось легко получить гидрозоли Ag, Au, Pt прибавление к воде небольшого количества NaOH позволяет получить более дисперсные, хорошо окрашенные золи. Золь получается загрязненный более крупными частицами, а в случае органических жидкостей — продуктами их распада при нагревании. [c.289]

Посредством ионного распыления металлов или полупроводников на постоянном токе или на высокой частоте в атмосфере реактивны. газов, например кислорода или азота, можно получать пленки (с высоким содержанием кислорода или азота) таких материалов, как Si02, ТЮг, SiaN4 и SnOo. [c.362]

Большой прогресс в понимании основ процесса ионного распыления обязан исследованиям трехэлектродных систем, в которых плазма образуется в виде положительного столба разряда, создаваемого независимо между термоэлектронным катодом и анодом. Ионное распыление происходит при введении в плазму в качестве отдельного отрицательного электрода мншени. Основным преимуществом использования термоэлектронного катода является то, что в этом случае, даже в отсутствие магнитного поля, плазма может быть создана при гораздо более низких давлениях газа (порядка нескольких тысячных мм рт. ст.), чем в случае тлеющего разряда на постоянном токе, для которого необходимы давления газа, превышающие л 30 10- мм рт. ст. [c.363]

Рассмотренная нами картина, конечно, очень упрощенная, предназначена для того, чтобы помочь читателю понять основные явления, происходящие при ионном (особенно при высокочастотном) распылении. При рассмотрении отдельных деталей процессов остается большой простор для дискуссий, измерений и уточнений. Например, мы не можем согласиться с мнением Тумбса [40], который, в отличие от Холлэнда и др. [41], считает, что в вопросе о том, до какого потенциала относительно плазмы заряжается подложка, нет разницы между одноэлектродной и симметричной системами ВЧ распыления. В одноэлектродных системах заземленный держатель подложек является неотъемлемой частью ВЧ схемы и увеличивает площадь анода . В симметричных системах подложка может иметь плавающий потенциал. Если подложка не будет находиться в области ионной оболочки мишени, ее плавающий потенциал должен быть близок к потенциалу плазмы или быть несколько более отрицательным, точно так же, как плавающий потенциал электрода, помещенного в Плазму постоянного тока. Хотя температура электронов в ВЧ плазме низкого давления и весьма высока, однако не следует ожидать, что этот отрицательный потенциал намного превысит порог распыления, если только вторичные электроны, выбиваемые из мишени, не будут попадать на подложку и изменять ее заряд. [c.368]

Проблема опреде.тения потенциала плазмы с помощью ленгмюровско-го зонда является достаточно ясной в случае разряда постоянного тока, в случае же ВЧ плазмы исследователей может подстерегать много неожиданностей. Фетц и Эшнер [42] предложили метод определения потенциала ВЧ плазмы с помощью зонда Ленгмюра с переменной площадью. Этот метод должен оказаться наиболее ценным в точных измерениях при изучении процессов заряда подложек, распыления других частей системы, кроме мишени, а также в измерениях разностей потенциалов между различными участками ВЧ плазмы. [c.369]

Мы уже говорили о том, что в тлеющем разряде может оказаться немало быстрых атомов инертного газа, летящих от катода. Эти атомы, конечно, будут бомбардировать растущую пленку, повторно распыляя часть осажденного материала. Джоунс и др. [36] наблюдали, что пленки кремния, полученные как высокочастотным распылением, так и распылением на постоянном токе, имеют коэффициент реэмиссии порядка 0,1 (т. е. реэмиттируется 10% материала осажденной пленки). Условия опыта исключали бомбардировку пленки быстрыми ионами плазмы. Было также показано, что в диэлектрических пленках ЗЮг, получаемых высокочастотным распылением, плавающий потенциал поверхности во время осаждения мог иметь значительную величину (порядка 100 В). В этом случае ионы плазмы, ускоряемые таким потенциалом, вызывали заметное повторное распыление пленки. Измеренные значения коэффициента реэмиссии достигали 0,7. [c.419]

В результате рассмотрения энергий активации, необходимых для различного типа процессов роста, был сделан вывод о том, что образование окисной фазы во время реактивного распыления происходило почти полностью на подложке. Так, например, увеличение скорости нанесения с повышением температуры подложки в случае реактивного распыления (см. выше) рассматривалось как убедительное доказательство того, что рост изолирующей пленки на подложке ограничивался скоростью поступления атомов активного газа, скорость реакции которых с атомами металла увеличивалась с повышением температуры подложки. Для пленок окиси алюминия, например, наносимых на сапфир прямы.м (высокочастотным) распылением, скорость нанесения изменялась от 75 А/мин при те.мпературе подложки 375° С до 38 А/мин при температуре подложки 520° С. В то же время для пленок окиси алю.чиния, получаемых на сапфире реактивным распылением в тлеющем разряде постоянного тока, скорость нанесения изменялась от 95 А/мин при температуре подложки 375° С до 145 А/мин при температуре подложки 500° С. [c.438]

Первой работой, положившей начало исследованиям высокочастотного распыления, по-видимому, явилась статья Робертсона и Клаппа, опубликованная в 1933 г. [120]. Авторы наблюдали удаление материала с6 стенок стеклянной газоразрядной трубки, когда в ней при помощи внешних электродов зажигался высокочастотный разряд. Продолжая их исследования, Хэй [121] установил, что удаление материала было обусловлено его распылением, и что оно происходило только в тех случаях, когда используемая частота была- достаточно высокой. Однако причину этого явления понять не удалось. Спустя десять лег Лодж и Стюарт [122] получили дополнительные данные, свидетельствующие о том, что материал удалялся путем распыления, и связали это распыление с появлением отрицательного заряда на поверхности диэлектрика, находящейся под высокочастотным электродом. В 1957 г. Левитскнй [123] провел зондовые измерения потенциала и исследовал распыление материала в высокочастотном разряде с внутренними металлическими электродами. В 1962 г. Андерсон с сотрудниками [124], на основании предположения, выдвинутого ранее Венером [125], показали, что в трехэлектродной распылительной разрядной трубке с помощью внешнего высокочастотного электромагнитного поля можно осуществлять очистку внутренних поверхностей стенок, и предположили, что подобным образом можно наносить и диэлектрические пленки. Впоследствии этот общий принцип был положен в основу разработанного Дэвидсом и Майсселом метода, позволяющего достаточно быстро наносить диэлектрические пленки на подложки большой площади [54, 126]. Авторы показали также, что трехэлектродная система ионно-плазменного распыления для этой цели совсем не обязательна и что можно использовать устройство, сходное с системой ионного распыления на постоянном токе. [c.444]