多弧离子镀技术是在真空蒸镀和真空溅射的基础上于20世纪60年代初发展起来的新型薄膜制备技术。该技术是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质离化,在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时,把蒸发物质或其反应物蒸镀在基片上。多弧离子镀技术中真空电弧的工作稳定性对于制备高质量的涂层至关重要。下面,小编为大家分享一下哪些因素影响多弧离子镀电弧稳定性吧。
一、磁场对电弧稳定性的影响
在其它参数相同的情况下,改变磁场,可以有效控制弧斑在靶面上的位置。当磁场强度过大时,强磁场能够将弧斑的位置强行约束在偏向或背离引弧针的方向。
当电弧弧斑粗糙、电弧在与靶面垂直方向上有较大跳动量且弧斑成堆团状时,将出现灭弧现象或其它故障。但如果磁场调试得当,则可以消除上述现象,从而使电弧长时间稳定工作。此外,由于磁场对带电粒子的作用,磁场能够改善阴极靶材的工作特性,还能提高极间的电弧电压,从而使得阴极靶释放出的原子与离子数目及粒子束通量密度也随之增加,从而改善靶材的沉积率。
二、阴极表面污染对电弧稳定性的影响
阴极靶材表面有污染时,靶表面的电子发射更为容易。实验过程中,在相同的实验条件下(工作气压,真空度,引弧电压等),表面清洁的靶面引弧相对困难,而表面有污染的冷阴极则引弧容易。一般情况下,靶表面污染物自身成分复杂,而某些元素比较容易发射电子;另一方面受污染的表面其电子的逸出功降低,在相同实验条件下有利于电子逸出。初始电弧更容易发生在有污染的地方,直到表面杂质被彻底蒸发,才开始正常的靶材蒸发。所以在靶的装配过程中,应保证在清洁的状态下进行,使靶面,特别是非蒸发面(如侧面、阴极座、屏蔽件等)不受污染或少受污染,防止在非蒸发表面产生电子发射,从而提高蒸发源工作的稳定性和可靠性。
关于哪些因素影响多弧离子镀电弧稳定性大致如上所述,除了上文提到的两点因素外,靶表面温度、靶面几何形状和尺寸、电弧电流的大小、环境气体种类、气氛压力等都对阴极电弧的稳定性有着不同程度的影响。要想提高电弧稳定性,可以采取合理的磁场布局、带凹面的阴极靶材形状、增加靶材表面面积及电弧电流等方式。