Нанесение прозрачных проводящих покрытий на основе оксида цинка методом магнетронного распыления

• Автор: Работкин, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Нанесение прозрачных проводящих оксидов методом магнетронного распыления техника и технология

1.1. Магнеронные распылительные системы

1.1.1. Цилиндрические коаксиальные магнетронные системы

1.1.2. Магнегронные системы с плоским катодом

1.1.3. со сбалансированным магнитным полем.

1.1.4. с несбалансированным магнитным полем

1.1.4.1. Несбалансированные с вертикальной составляющей магнитного поля, направленной к подложке 2й тип несбалансированной конфигурации магнитного поля
1.1.4.2. Несбалансированные с рассеиванием магнитного поля в сторону от подложки 1й тип несбалансированной конфигурации магнитного поля

1.1.4.3. Несбалансированные с двумя магнетронами.

1.1.5. с устройствами для дополнительной ионизации газа
1.1.6. с имиульешлм питанием.
1.1.6.1. с биполярным питанием.
1.1.6.2. Дуальное магне гронное распыление.
1.1.6.3. с дополнительным анодом.
1.1.7. Сильноточные
1.2. Характеристики магнетронного разряда и их влияние на параметры наносимых покрытий
1.3. Нанесение прозрачных проводящих оксидов методом магнетронного распыления связь между параметрами напыления и электрофизическими свойствами.
1.3.1. Влияние энергетического воздействия на свойства ТСО покрытий
1.3.2. Свойства пленок прозрачных проводящих оксидов.
1.3.2.1. Элекгофизические свойства.
1.3.2.2. Сгруктурные и механические свойства
1.4. Вакуумные технологические установки для нанесения покрытий.
1.4.1. Установки периодического действия.
1.4.2. Установки полунепрерывного действия
1.4.3. Установки непрерывного действия
1.4.4 Современные технологические установки для нанесения покрытий с интеллектуальной системой управления
Выводы к главе 1.
Глава 2. Экспериментальное оборудование
2.1. Экспериментальная установка для вакуумного ионноплазменного нанесения тонких пленок.
2.1.1. Магнетронная распылительная система с электромагнитной катушкой
2.1.2. Импульсный униполярный источник питания магнетрона.
2.1.3. Магнетронная распылительная система с цилиндрическим вращающимся катодом
2.1.4. Биполярный импульсный источник питания магнет рона.
2.2. Измерительное и аналитическое оборудование. Методики исследования
характеристик разработанных устройств, параметров образующейся плазмы, а также
свойств получаемых покрытий
2.2.1. Измерительное и аналитическое оборудование.
2.2.2. Методика определения плотности ионного тока
2.2.3. Методика определения потенциала плазмы.
2.2.4. Методика определения потока ионов
2.2.5. Методика измерения распределения ионов по энергиям.
2.2.6. Методика измерения распределения параметров пленок но поверхности подложек.
2.2.7. Методика измерения электрофизических характеристик пленок
2.2.8. Методика исследования структурных свойств пленок.
Глава 3. Исследование несбалансированной распылительной системы с регулируемой степенью несбалансированности
3.1. Распределение магнитного поля.
3.2. Вольтамперные характеристики магнетронного разряда
3.3. Распределение параметров плазмы в газоразрядном промежутке
3.4. Массзарядовый состав и распределение ионов по энергиям в плазме
Выводы к главе 3.
Глава 4. Нанесение прозрачных проводящих покрытий на основе легированного оксида цинка методом магнетронного распыления.
4.1. Нанесение пленок легированного алюминием оксида цинка методом реактивного магнетронного распыления ХпА1 мишени
4.1.1. Нанесение 7.пОА1 покрытия с помощью питания постоянного тока
4.1.2. Нанесение 7пОА1 покрытия с помощью импульсного биполярного
питания.
4.2. Нанесение пленок легированного галлием оксида цинка с использованием
несбалансированной магнетронной распылительной системы
Выводы к главе 4.
Глава 5. Автоматизированная вакуумная установка для ионноплазменного нанесения гонкопленочных покрытий
5.1. Вакуумная камера с технологическими источниками.
5.2. Вакуумная система и измерение вакуума.
5.3. Системы охлаждения и газораспределения
5.4. Источники питания.
5.5. Управление и автоматизация установки
5.6. Осаждение покрытий ХпОЮа на автоматизированной вакуумной напылительной
установке
Выводы к главе 5.
Заключение.
Список литературы


Несбалансированные магнетронные распылительные системы в Уфимский государственный авиационный технический университет, Научноисследовательский институт полупроводников г. Томск, Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирский государственный университет. Автоматизированная вакуумная установка для ионноплазменного нанесения нанокомпозитных покрытий в Томский государственный университет. Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано печатных работ, в том числе 6 публикаций в журналах ВАК. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. В работе 6 страниц, включая рисунков, 9 таблиц и список литературы 8 наименований. Во введении приводятся положения о научной и прикладной значимости работы, актуальности темы проведенного исследования. Формулируется главная цель исследования, и выделяются задачи, которые необходимо решить для ее достижения. Кратко описываются научная новизна, практическая значимость и апробация результатов исследования. Завершается введение положениями, выносимыми па защит, и кратким содержанием работы. В первой главе приводится обзор литературы по темам, связанным с проблемами, решаемыми в данной работе. Анализируются основные существующие на сегодняшний день способы нанесения покрытий с помощью магнетронных распылительных систем, преимущества и недостатки этих методов с точки зрения использования их в промышленности. Затем приводится обзор литературных источников, посвященных свойствам ТСО пленок па основе оксида щшка, наносимых различными методами и с использованием несбалансированного магнетрона с импульсной системой питания, в частности. В итоге делается заключение, что наиболее привлекательными для нанесения ТСО пленок являются с использованием несбалансированного магнетрона и импульсной биполярной системой питания. Использование этих методов позволяет увеличить ионную бомбардировку растущего покрытия, что благотворно сказывается на характеристиках ТСО пленок. При этом сохраняется объемный харакгер горения магнетронного разряда, что позволит наносить пленки на подложки большой площади. В качестве итога Главы 1 выделяются основные направления исследований и конкретизируются поставленные задачи. Во второй главе описано экспериментальное, измерительное и аналитическое оборудование, а также методики экспериментов. Представлена схема экспериментальной установки для нанесения покрытий и конструкции разработанною несбалансированного магнетрона с комбинированной магнитной системой. Приведены основные характеристики и электрические схемы источников питания, используемых в данной работе. Кратко описаны методики исследования характеристик разработанных устройств, параметров образующейся плазмы, а также свойств получаемых покрытии. В третьей главе представлены результаты экспериментов, задачей которых было повысить эффективность работы магнетронной распылительной системы с регулируемой степенью несбалансированности с точки зрения расширения зоны однородного нанесения покрытий, повышения плотности плазмы в области подложки и повышения стабильности работы магнетрона в атмосфере реактивных газов. Решение этих задач достигалось главным образом за счет модификации магнитной системы магнетрона с электромагнитной катушкой и постоянными магнитами, а также системой питания. В главе 4 представлены результаты по усовершенствованию технологий нанесения прозрачных проводящих пленок на основе оксида цинка. Найдены оптимальные режимы работы магнетронной системы для нанесения покрытий. Показаны преимущества использования несбалансированного магнетронного распыления и импульсной биполярной системой питания применительно к нанесению прозрачных проводящих пленок на основе оксида цинка. Исследованы свойства пленок. В главе 5 описывается разработанная вакуумная напылительная установка периодического действия для нанесения покрытии на подложки большой площади. Рассматриваются конструкции вакуумной камеры, системы вакуумной откачки и охлаждения, технологические источники и источники электропитания, стойка управления. В Заключении подведены итоги и сформулированы основные выводы.