随着科技进步，涂层镀膜技术的发展形势也是如火如荼，蒸蒸日上，不断在技术方面推陈出新。多年以来，物理气相沉积技术（PVD）和化学气相沉积技术（CVD）是涂层工艺的两大基础支柱，但是科研人员在此基础上发展、细化了新的涂层技术，其中多弧离子镀就是一种新型涂层工艺。该涂层技术是利用阴极电弧放电，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，蒸发物是从阴极弧光辉，点放出的阴极物质的离子，从而在基材表面沉积成为薄膜。其中，阴极电弧放电的稳定性影响着多弧离子镀制备涂层的质量好坏，因此，实现阴极电弧放电稳定性非常重要。下面，小编为大家分析一下哪些因素影响阴极电弧放电稳定性吧。
一、磁场对多弧靶电弧放电稳定性的影响
多弧离子镀设备靶源的真空电弧放电是以场致发射为主，热电子发射为辅。场致发射所需的强电场是靠靶面前的空间电荷产生的。这种真空电弧放电具有相当高的离化率，一般离化率为60%-90%，在真空室内特别是靶面附近基本上是完全的等离子体。由于磁场对带电粒子的运动具有很大的影响，从而真空电弧受磁场的控制。
在无外加磁场情况下，阴极弧斑为堆团状，且在靶面上无规则运动，这时电弧燃烧极不稳定，时常灭弧，靶面刻蚀极为粗糙。
当靶面处加一相对于靶面轴对称的磁场时，堆团状弧斑消失，弧斑在靶面上绕靶轴心作旋转运动，形成几条微细的弧环。这种情况下的放电稳定性较好，在阴极靶面上，弧斑位置受磁场控制，靶面处电弧燃烧比较稳定的地方也就是磁场至强的地方。
这是因为磁场既有轴向分量，又有径向分量，靶面附近的带电粒子般其初速度方向与靶面垂直，在磁场径向分量的作用下及粒子间的相互碰撞，使带电粒子产生径向和周向运动，这样增加了带电粒子在空间的运动路程，使其有更多的碰撞、电离机会，同时也改变了空间电荷在靶面前的分布，使其按磁场分布而分布。另一方面，弧电流的周向分量与磁场的径向分量作用形成稳弧力，结果使堆积靶面前的空间电荷更加接近靶面，形成强大电场，维持电弧的正常燃烧。
磁场设置是否合理，直接影响到多弧靶工作的特性。不仅如此，磁场还可提高阴极与阳极间的电势，使从阴极靶源释放出的原子数目和粒子束通量密度增加，从而导致靶源沉积率增加，同时磁场还能改善靶源产生的离子束的方向。
二、阴极表面污染对电弧放电稳定性的影响
在相同的放电条件下(如相同的工作气氛，相同的真空度，相同的引弧电压等)，表面很清洁的阴极(如已经过燃烧后的阴极)引弧时比较困难，而表面有污染的阴极(如表面涂有污物的阴极)引弧却很容易。之所以会如此，是因为一般污物本身含有多种成分，某些元素很容易发射电子，另一方面受污染的阴极表面其电子的逸出功降低也比较容易产生电子发射。
多弧设备的阴极靶源(特别是新靶)其表面通常含有初始污染(如吸附氧等)，由于氧可发射大量的电子，初始电弧更容易发生在有污染的地方，直到表面污染被蒸发完毕才开始正常的靶材蒸发。所以在靶源的装配过程中，应保证在清洁的状态下进行，尽量使靶表面特别是非蒸发表面(如侧面、阴极座、屏蔽件等)不受污染，防止在非蒸发面放弧，提高靶源工作的稳定性和可靠性。另外阴极表面上大量的小孔也会引起对电弧燃烧稳定性的严重干扰。
工模具涂层设备
三、靶源几何尺寸及几何形状对电弧稳定性的影响
电弧放电弧斑不仅受磁场的限制，也受到靶源边界的限制。阴极靶面面积越大，可供弧斑移动的区域就越大，越益于电弧的稳定燃烧。
在磁场设置等条件相同的情况下，靶源蒸发表面为平面时不容易维持电弧的稳定燃烧，而将靶面加工成凹面时电弧燃烧比较稳定。原因在于当靶面为凹面时，由于靶面外沿凸出，阻止了带电粒子移出靶面外，同时离子轰击靶面外沿凸出部分，产生二次电子发射，有助于电弧的稳定燃烧。
四、阴极靶面表面温度对电弧燃烧稳定性的影响
多孤离子镀设备靶源的阴极电弧放电燃烧的稳定性依赖于阴极蒸发表面的温度，阴极表面温度的降低会带来电弧燃烧很高的稳定性。同时阴极蒸发表面温度的降低也会使金属蒸气中的大的溅射物和大的粒子数降低。
在多弧靶源的设计中，应注意给阴极靶以充分的冷却，在采用直接水冷，间接水冷时，阴极座等相邻部件应选用导热性能良好的材料(如铜、铝等)。
五、电弧电流太小及真空度高低对电弧燃烧稳定性的影响
多弧靶源的真空电弧放电其电弧电流是由靶面上的阴极弧斑提供的，对某-材质的阴极靶来说，阴极斑点上所能承受的电流值是一定的，阴极斑点数与电弧电流值成正比。随着电弧电流的增加，阴极斑点的数目也增加，且相互独立的运动。假定因某种原因造成某个弧斑熄灭，但其余的弧斑仍然正常燃烧并很快分裂恢复原来的电流值和弧斑数目，使电弧得以稳定燃烧。所阻电弧电流越大，电弧斑点数就越多，灭弧的可能性就越小。
电弧放电时，真空室内的真空度越低越益于电弧放电的稳定燃烧。随着真空度的降低，真空室内气体分子密度增加，从而有更多的气体和金属蒸气被电离，容易维持电弧放电的正常燃烧。在相同的工作条件下，在靶面附近通入工作气体时电弧燃烧的稳定性比不在靶面附近通气时要好。
以上就是哪些因素影响阴极电弧放电稳定性的相关内容介绍。通过上述内容可知，上文中提到的因素在不同程度上影响着多弧离子镀阴极电弧放电的稳定性，在采用多弧离子镀设备制备涂层时，要严格把控上述因素，尽可能提高电弧放电的稳定性，从而提高所制备的涂层质量。
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