Струйные ВЧ плазмотроны в процессах нанесения покрытий в условиях динамического вакуума

• Автор: Кашапов, Наиль Фаикович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 506 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ '

Г л а в а I ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ РАЗРЯДЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Некоторые принципиальные схемы высокочастотных плазмотронов

1.2 Высокочастотный разряд и его свойства •

1.3 Высокочастотные плазмотроны

1.4 Экспериментальные исследования параметров индукционного диффузного разряда

1.4.1 Стационарный индукционный диффузный разряд

1.4.2 Мощность разряда

1.4.3 Температуры электронов, ионов и нейтрального газа

1.4.4 Концентрация электронов и ионов и проводимость плазмы
1.5 Экспериментальные исследования высокочастотных
емкостных разрядов •
1.6 Области применения ВЧ разрядов пониженного давления
1.7 Методы получения тонкопленочных покрытий
1.7.1 Газотермическое напыление
1.7.2 Вакуумные методы нанесения покрытий
1.7.3 Ионное осаждение •
1.8 Задачи диссертации ■ ■
Г л а в а II ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНЫХ ВЧ ПЛАЗМОТРОНОВ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
2.1 Особенности экспериментального определения характеристик струйных ВЧ плазмотронов пониженного давления
2.2 Методика и аппаратура для экспериментальных исследований струйного ВЧ разряда пониженного давления

2.3 Электрические параметры струйных ВЧ плазмотронов пониженного давления
2.4 Газодинамические параметры ВЧ плазмотронов пониженного давления
2.5 Энергетические параметры струйных ВЧ плазмотронов пониженного давления
2.6 Характеристики струйных ВЧ плазмотронов пониженного давления, используемых для нанесения покрытий
2.7 Физическая модель модификации поверхностей с помощью струи ВЧ плазмы пониженного давления
Г л а в а III МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУЙНОЙ НЕРАВНОВЕСНОЙ ВЧ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННО ГО ДАВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
3.1 Постановка задачи численного моделирования
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Система уравнений
3.1.3 Граничные условия
3.2 Нелинейная система краевых задач. Алгоритм расчета
3.2.1 Совместность и разрешимость нелинейной спектральной задачи
3.2.2 Итерационная процедура
3.2.3 Дискретизация задачи
3.3 Теоретическое исследование характеристик струйных ВЧ разрядов пониженного давления в процессах нанесения покрытий
Г л а в а IV ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ . ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖЕК ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЙ СТРУЙНЫМИ ВЧ ПЛАЗМОТРОНАМИ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКОГО ВАКУУМА

4.1 Аппаратура и методика проведения экспериментальных исследований
4.2 Плазменная обработка подложек из металлов и их сплавов
4.3 Плазменная обработка полупроводниковых подложек
4.4 Плазменная обработка диэлектрических подложек
4.5 Плазменная обработка тонкопленочных покрытий
4.6 Создание переходных слоев на подложке
Г л а в а V ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ С ПОМОЩЬЮ СТРУЙНЫХ ВЧ ПЛАЗМОТРОНОВ В ДИНАМИЧЕСКОМ ВАКУУМЕ .
5.1 Аппаратура и методика для экспериментальных исследований процесса нанесения покрытий с помощью струйных
ВЧ плазмотронов пониженного давления
5.2 Характеристики покрытий, нанесенных на подложки из металлов и их сплавов
5.2.1 Тонкопленочные покрытия
5.2.2 Толстопленочные покрытия
5.3 Характеристики покрытий, нанесенных на подложки из полупроводниковых материалов
5.3.1 Тонкопленочные покрытия
5.3.2 Толстопленочные покрытия
5.4 Характеристики покрытий, нанесенных на подложки из диэлектрических материалов
5.4.1 Тонкопленочные покрытия 344 •
5.4.2 Толстопленочные покрытия .
5.5 Характеристики покрытий, нанесенных на тонкопленочные покрытия
5.6 Физические особенности нанесения покрытий ВЧ плазмотронами в динамическом вакууме

позиций на структуры ЭаАв и ОаАэР. Установлено, что повышение давления от 3,33 до 13,3 Па приводит к уменьшению энергии электронов от 6,5 до 1,7 эВ, что объясняется увеличением вероятности рекомбинационных процессов и уменьшением длины пробега электронов. С увеличением напряжения на электроде от 0,32 до 0,56 кВ величина потенциала плазмы увеличивалась с 13 до ЗО В.
В [125, 126] проведены экспериментальные исследования ФРЭЭ в поперечном и продольном ВЧЕ разрядах, а в [127] — в поперечном.
В [128,'129] проведено сравнение закономерностей распыления электродов в разряде постоянного тока и ВЧЕ разряда. Установлено, что распыляемость меди и титана в аргоне и аммиаке при всех условиях эксперимента [128] в высокочастотном разряде оказалось выше, чем в тлеющем. Это подтверждает положение о том, что при прохождении близких разностей потенциалов ионы в ВЧ разряде испытывают меньше столкновений [129].
В таблице 1.1 представлены результаты экспериментальных исследований по ВЧЕ разрядам различных авторов.
1.6 Области применения ВЧ разрядов пониженного давления
Важным применением ИДР является обработка материалов с целью придания их поверхности заданных свойств. Использование индукционного диффузного разряда для обработки материалов основано не только на его термическом воздействии, как это имеет место при применении ВЧИ разряда атмосферного давления, но и на процессах, связанных с термической неравновесностыо данной плазмы. В работе [134] указывается на возможность использования ВЧИ разряда пониженного давления для очистки поверхности стекла от органических соединений, влаги, мелких частиц, удаления микродефектов. В работах [135, 136] приведены результаты по очистке и полировке подложек из стекол КВ, К8. В результате плазменного воздействия исчезают мик-