高功率脉冲磁控溅射试验平台设计及放电特性研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
高功率脉冲磁控溅射试验平台设计及放电特性研究
高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)因其高离化率而得到广泛关注，是目前的热点研究方向，为此我们搭建了试验平台并对HPPMS 的放电特性进行了研究。

结果表明：脉冲峰值电流随脉冲电压的增加而增加，随着气压的增加而增加。

本文为进一步研究高功率脉冲磁控溅射提供了硬件条件和参考。

近年来发展的高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术，它的峰值功率可以比
普通磁控溅射高两个数量级，金属离子离化率可达70%以上[1]，脉冲电流能达到几个A/cm2 以上，某种程度上，高功率脉冲磁控溅射集中了直流溅射和电弧的优点。

高功率脉冲磁控放电的电流密度、电离率远远高于通常的直流磁控技术，许多复杂的动力学现象目前仍然无法解释清楚，为此，我们搭建了试验平台并对HPPMS 的放电特性进行了研究，测量了气压、峰值电压对电压、电流波形的影响，为进一步研究高功率脉冲磁控溅射提供了硬件条件和参考。

1、试验平台搭建及实验过程
1.1、试验平台的搭建
试验在一个高120 cm，直径100 cm 的圆柱形真空室中进行，安装了一个直径为5cm 的圆形平面磁控靶。

磁控溅射靶的磁钢放置于靶材的后面,穿过靶材表面的磁力线在靶材表面形成磁场。

其中平行于靶面的磁场B 和垂直靶表面的电场E,形成平行于靶面的漂移场E 乘以B。

漂移场E 乘以B 对电子具有捕集阱的作用, 从而增加了靶面这一区域的电子密度, 提高了电子与中性气体分子的碰撞几率,强化了溅射气体的离化率,从而增加了溅射速率。

磁控溅射靶跑道的形状是由靶材后面的磁场结构所决定的。

提高靶材利用率的关键是调整磁场结构和磁场强度, 使等离子体存在于更大的靶面范围, 实现靶面的均匀溅射，这样就。