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直流电源耦合高功率脉冲非平衡磁控溅射电离特性

牟宗信 牟晓东 王春 贾莉 董闯

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直流电源耦合高功率脉冲非平衡磁控溅射电离特性

牟宗信, 牟晓东, 王春, 贾莉, 董闯

Analysis on the ionization of high power pulsed unbalanced magnetron sputtering powered by direct current

Mu Zong-Xin, Mu Xiao-Dong, Wang Chun, Jia Li, Dong Chuang
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  • 采用直流电源放电形成高功率脉冲非平衡磁控溅射(dc-high power impulse unbalanced magnetron sputtering,dc-HPPUMS 或dc-HiPiUMS),利用雪崩放电的击穿机理形成深度自触发放电,同轴线圈和空心阴极控制放电特性和提高功率密度.磁阱俘获雪崩放电形成的二次电子和形成漂移电流,形成了大电流脉冲放电,放电脉冲电流密度峰值超过100 A/cm2,脉冲频率小于40 Hz.由于放电等离子体远没有达到平衡状态,放电电流主要受到空间电荷效应
    High Power impulse Unbalanced Magnetron Sputtering has been coupled to a direct current source (dc-HPPUMS or dc-HiPUMS). A coaxial coil and an attached hollow cathode were applied to control discharge properties and improve pulsed power density. A large extent breakdown was induced for avalanche discharge mechanism. The magnetic trap on sputtering target traps the secondary electrons excited by the avalanche and forms a drift current in magnetic trap. The peak pulse current density is higher than 100 A/cm2 with a pulse frequency less than 40 Hz. The space charge limited condition controls the discharge for plasma far away from equilibrium. The discharge theory was taken to describe the high ionization mechanism in dc-HPPUMS discharge. The parameters deduced from Child law agree with the experimental results.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50407015),辽宁省教育厅科研项目资助的课题.
    [1]

    Kouznetsov V, Maca K, Schneider J M, Helmersson U and Petrov I 1999 Surf. and Coat. Tech. 122 290

    [2]

    Ehiasarian A P, New R, Münz W D 2002 Vacuum 65 147

    [3]

    Christiea D J 2005 J. Vac. Sci. Technol. A 23 330

    [4]

    Bohlmark J, Lattemann M, Gudmundsson J T, Ehiasarian A P, YAranda Gonzalvo Y, Brenning N, Helmersson U 2006 Thin Solid Films 515 1522

    [5]

    Anders A, Andersson J, Ehiasarian A 2007 Journal of Applied Physics 102 113303

    [6]

    Andersson J, Ehiasarian A P, Anders A 2008 Phys. Rev. Lett. 93 071504

    [7]

    Thornton J A 1978 J.Vac.Sci.Technol. A 15 171

    [8]

    Windows B, Savvides N 1986 J.Vac.Sci.Technol. A 4 196

    [9]

    Rossnagel S M, Kaufman H R 1987 J. Vac. Sci. Technol. A 5 2276

    [10]

    Sugai H 2002 The Plasma Engineering (1st ed) (Beijing: Science Press) p58 (in Chinese) [菅井秀郎 2002 等离子体电子工程 (北京: 科学出版社) 第58页]

    [11]

    Roth J R 1998 Production Plasma Engineering (1st ed) (Beijing: Science press) p68 (in Chinese) [罗思 J R 1998 工业等离子体工程 (第一版) (北京:科学出版社) 第68页]

    [12]

    Mu Z X,Li G Q,Che D L 2004 Acta Phys. Sin. 53 1994 (in Chinese) [牟宗信, 李国卿, 车德良 2004 物理学报 53 1994 ]

    [13]

    Bradley J W, Cecconello M 1998 Vacuum 49 315

    [14]

    Lieberman M A, Lichtenberg A J 2007 Principles of plasma discharges and materials processing (1st ed) (Beijing: Science press) p66 (in Chinese) [力伯曼 M A ,里登伯格 A J著,蒲以康等译 2007 (第一版)(北京:科学出版社) 第66页]

    [15]

    Mesyats G A 2007 Physics of vacuum discharge and high power pulse technology (1st ed) (Beijing: Defense Production Press) p39 (in Chinese) [米夏兹著 Г,李国政译 2007 真空放电物理和高功率脉冲技术 (第一版) (北京:国防出版社)第39页]

    [16]

    Liu X S 2005 High pulsed power technology (1st ed) (Beijing: Defense Production Press) p221 (in Chinese) [刘锡三编著 2005 高功率脉冲技术 (第一版) (北京:国防工业出版社 第221页]

  • [1]

    Kouznetsov V, Maca K, Schneider J M, Helmersson U and Petrov I 1999 Surf. and Coat. Tech. 122 290

    [2]

    Ehiasarian A P, New R, Münz W D 2002 Vacuum 65 147

    [3]

    Christiea D J 2005 J. Vac. Sci. Technol. A 23 330

    [4]

    Bohlmark J, Lattemann M, Gudmundsson J T, Ehiasarian A P, YAranda Gonzalvo Y, Brenning N, Helmersson U 2006 Thin Solid Films 515 1522

    [5]

    Anders A, Andersson J, Ehiasarian A 2007 Journal of Applied Physics 102 113303

    [6]

    Andersson J, Ehiasarian A P, Anders A 2008 Phys. Rev. Lett. 93 071504

    [7]

    Thornton J A 1978 J.Vac.Sci.Technol. A 15 171

    [8]

    Windows B, Savvides N 1986 J.Vac.Sci.Technol. A 4 196

    [9]

    Rossnagel S M, Kaufman H R 1987 J. Vac. Sci. Technol. A 5 2276

    [10]

    Sugai H 2002 The Plasma Engineering (1st ed) (Beijing: Science Press) p58 (in Chinese) [菅井秀郎 2002 等离子体电子工程 (北京: 科学出版社) 第58页]

    [11]

    Roth J R 1998 Production Plasma Engineering (1st ed) (Beijing: Science press) p68 (in Chinese) [罗思 J R 1998 工业等离子体工程 (第一版) (北京:科学出版社) 第68页]

    [12]

    Mu Z X,Li G Q,Che D L 2004 Acta Phys. Sin. 53 1994 (in Chinese) [牟宗信, 李国卿, 车德良 2004 物理学报 53 1994 ]

    [13]

    Bradley J W, Cecconello M 1998 Vacuum 49 315

    [14]

    Lieberman M A, Lichtenberg A J 2007 Principles of plasma discharges and materials processing (1st ed) (Beijing: Science press) p66 (in Chinese) [力伯曼 M A ,里登伯格 A J著,蒲以康等译 2007 (第一版)(北京:科学出版社) 第66页]

    [15]

    Mesyats G A 2007 Physics of vacuum discharge and high power pulse technology (1st ed) (Beijing: Defense Production Press) p39 (in Chinese) [米夏兹著 Г,李国政译 2007 真空放电物理和高功率脉冲技术 (第一版) (北京:国防出版社)第39页]

    [16]

    Liu X S 2005 High pulsed power technology (1st ed) (Beijing: Defense Production Press) p221 (in Chinese) [刘锡三编著 2005 高功率脉冲技术 (第一版) (北京:国防工业出版社 第221页]

  • [1] 杨双越, 温小琼, 杨元天, 李霄. 水下多针电极微秒脉冲流光放电特性. 物理学报, 2024, 73(7): 075203. doi: 10.7498/aps.73.20231881
    [2] 邹丹旦, 涂忱胜, 胡平子, 李春华, 钱沐杨. 脉冲电磁驱动低温螺旋流注放电机理. 物理学报, 2023, 72(11): 115204. doi: 10.7498/aps.72.20230034
    [3] 曹树利, 李寿哲, 牛裕龙, 李容毅, 朱海龙. 常压下预混甲烷和空气微波等离子体放电燃烧的实验研究. 物理学报, 2023, 72(15): 155201. doi: 10.7498/aps.72.20230676
    [4] 王亚楠, 任林渊, 丁卫东, 孙安邦, 耿金越. 腔体结构参数对毛细管放电型脉冲等离子体推力器放电特性的影响. 物理学报, 2021, 70(23): 235204. doi: 10.7498/aps.70.20211198
    [5] 余鑫, 漆亮文, 赵崇霄, 任春生. 同轴枪正、负脉冲放电等离子体特性的对比. 物理学报, 2020, 69(3): 035202. doi: 10.7498/aps.69.20191321
    [6] 赵崇霄, 漆亮文, 闫慧杰, 王婷婷, 任春生. 放电参数对爆燃模式下同轴枪强流脉冲放电等离子体的影响. 物理学报, 2019, 68(10): 105203. doi: 10.7498/aps.68.20190218
    [7] 汪天龙, 邱清泉, 靖立伟, 张小波. 圆形复合式磁控溅射阴极设计及其放电特性模拟研究. 物理学报, 2018, 67(7): 070703. doi: 10.7498/aps.67.20172576
    [8] 牛宗涛, 章程, 马云飞, 王瑞雪, 陈根永, 严萍, 邵涛. 气流对微秒脉冲滑动放电特性的影响. 物理学报, 2015, 64(19): 195204. doi: 10.7498/aps.64.195204
    [9] 吴忠振, 田修波, 李春伟, Ricky K. Y. Fu, 潘锋, 朱剑豪. 高功率脉冲磁控溅射的阶段性放电特征. 物理学报, 2014, 63(17): 175201. doi: 10.7498/aps.63.175201
    [10] 吴忠振, 田修波, 潘锋, Ricky K. Y. Fu, 朱剑豪. 高压耦合高功率脉冲磁控溅射的增强放电效应. 物理学报, 2014, 63(18): 185207. doi: 10.7498/aps.63.185207
    [11] 王淦平, 向飞, 谭杰, 曹绍云, 罗敏, 康强, 常安碧. 长脉冲高功率微波驱动源放电过程研究. 物理学报, 2011, 60(7): 072901. doi: 10.7498/aps.60.072901
    [12] 邵铮铮, 王晓峰, 张学骜, 常胜利. 原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性. 物理学报, 2010, 59(1): 550-554. doi: 10.7498/aps.59.550
    [13] 毛邦宁, 陈 钢, 王煜博, 陈 立, 潘佰良. 纵向脉冲放电的Ne-CuBr紫外激光参量的数值研究. 物理学报, 2007, 56(5): 2652-2656. doi: 10.7498/aps.56.2652
    [14] 夏婷婷, 钟建伟, 毛邦宁, 陈 钢, 姚志欣, 潘佰良. 高重复率脉冲放电金属蒸气激光中电泳对金属蒸气分布的影响. 物理学报, 2006, 55(1): 202-205. doi: 10.7498/aps.55.202
    [15] 吴衍青, 肖体乔. 离子振荡对低压脉冲负电性放电条件的影响. 物理学报, 2006, 55(7): 3443-3450. doi: 10.7498/aps.55.3443
    [16] 程元丽, 栾伯含, 吴寅初, 赵永蓬, 王 骐, 郑无敌, 彭惠民, 杨大为. 预脉冲在毛细管快放电软x射线激光中的作用. 物理学报, 2005, 54(10): 4979-4984. doi: 10.7498/aps.54.4979
    [17] 王艳辉, 王德真. 大气压下多脉冲均匀介质阻挡放电的研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1295-1300. doi: 10.7498/aps.54.1295
    [18] 陈 钢, 潘佰良, 姚志欣. 气体脉冲放电等离子体阻抗的参量研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1635-1639. doi: 10.7498/aps.52.1635
    [19] 卢新培, 潘垣, 张寒虹. 水中脉冲放电的电特性与声辐射特性研究. 物理学报, 2002, 51(7): 1549-1553. doi: 10.7498/aps.51.1549
    [20] 潘佰良, 姚志欣, 陈钢, 方本民. 脉冲放电激励的钡蒸气激光的研究. 物理学报, 2002, 51(2): 259-261. doi: 10.7498/aps.51.259
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-02-23
  • 修回日期:  2010-03-23
  • 刊出日期:  2011-01-15

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