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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.
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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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