CC BY
40
Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»
УДК 621.38
Д. И. Стерехова, Л. И. Оборина Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ВАКУУМНОЕ ОСАЖДЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК В КАНАЛАХ ВОЛНОВОДОВ
Рассмотрен метод осаждения тонких пленок в каналах волноводов малого сечения дуговым разрядом в вакууме. Обоснованы технологические возможности метода осаждения тонких пленок и предложены принципиальные основы устройства для нанесения покрытий.
Осаждение тонких пленок в вакууме включает в себя три этапа: генерацию атомов и молекул, перенос их к подложке и рост пленки на поверхности подложки. Состав и структура пленки зависит от исходного материала, методов и режимов нанесения, обеспечивающих необходимый энергоперенос материала [1].
Основными технологическими режимами нанесения тонких пленок в вакууме являются: давление в рабочей камере (давление остаточных газов вакуума), температура подложки (изделия), максимальная скорость осаждения пленки V мкм/с, энергия осаждающихся атомов, молекул, токов, доля ионизированных частиц Ки.
К достоинствам метода осаждения тонких пленок термическим испарением относятся: высокая чистота осаждаемого материала (так как процесс проводится в высоком и сверхвысоком вакууме), универсальность (можно наносить пленки металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков) и относительная простота реализации [2]. Недостатками метода являются нерегулируемая скорость осаждения V,, а также низкая, непостоянная и нерегулируемая энергия осаждаемых частиц Е.
Для получения тонких пленок в волноводах был выбран метод осаждения дуговым разрядом в вакууме, где происходит в следствие эрозии вещества в сильноточных дуговых разрядах (с горячим катодом), образование ионизированной паровой фазы (20... 100 % ионов), перенос ее с большой скоростью с Е до 10 эВ и конденсация на поверхности подложки. К достоинствам этого метода относится: практически неограниченная электрическая мощность; высоких коэффициент ионизации испаряемых частиц Ки, отсутствие необходимости в дополнительном газе ионизации; максимально возможная скорость осаждения Vо, которая ограничивается допустимым потоком энергии на поверхность конденсации. Недостатком метода является наличие в потоке осаждаемого вещества капельной фазы, нерегулируемая энергия частиц Е и относительная сложность конструкции дуговых источников. Возможные режимы: давление вакуума
Рвак = 10-2..10-5 Па, температура подложки Тн = 293.693 К, энергия частиц Е = 0,1-10 эВ, коэффициент ионизации испаряемых частиц Ки = 0,2.1, скорость осаждения частиц 0,1.50 мкм/с. Скорость осаждения вычисляется по формуле [1]
%
■ М-102
-, где q - допустимая плотность
о Еопт ■Р
потока энергии на поверхность конденсации, Вт/см2; М - молекулярная масса испаряемого материала, кг/моль; Еопт - оптимальная энергия осаждающихся частиц; р - плотность осаждаемого материала, кг/м3.
Для проведения исследований по осаждению то-копроводящих покрытий нами была предложена схема устройства, содержащая электроды электрической дуги с насадками имплантируемого метала, между которыми создается электрическая дуга электромагнитным полем (ЕН). Направляющим ионом на обрабатываемую поверхность волновода служит электрическое поле (Е-поле). Количество имплантируемых ионов на обрабатываемой поверхности контролируется в процессе осаждения путем изменения эквивалентного заряда имплантированных катионов.
Выбранная технология позволит получить токо-проводящее покрытие в каналах волноводов как из металлических материалов, так и металлополимер-ных.
Библиографические ссылки
1. Инженерия поверхности деталей / под ред. А. Г. Суслова. М. : Машиностроение, 2008, С. 198200.
2. Трифанов И. В., Оборина Л. И., Исмаылов Б. Н. Методы разработки конструкторско-технологичес-ких решений и обеспечение качества при изготовлении волноводных элементов КВЧ-диапазона ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. С. 125.
© Стерехова Д. И., Оборина Л. И., Трифанов И. В., 2011
