利用朗缪尔双探针诊断电弧离子镀等离子体参数.PDFVIP

第29卷 第5期 真 空 科 学 与 技 术 学 报 2009年9、10月 CHlNESEJOURNAL ()FVACUUMSCIENCEANDTECHN0IJ0GY 509 利用朗缪尔双探针诊断电弧离子镀等离子体参数 袁方 园 陆文琪 林 国强 (大连理工大学物理与光电工程学院 大连 116024) DiagnosisofArcIonPlatingPlasmabyLangmuirDoubleProbes YuanFangyuan，LuW enqi，LinGuoqiang (SchoolofPhysicsandOptoelectrionicTechnology，DalianUniversityofTechnoloyg ，Dalian，116024，China) Abstract A noveltechniquewasdevelopedtodiagnosearcionplatingplasmawithaLangmuirdoubleprobes．One advantageofnewly—developedtechniuq eovertheconventionaloneisthatthesmallioncurrentdetectedbyhtedouble probes，muchbelowhteionsaturationlimit，securesitfromhihgdensityarcionplatingplasma．Anothcristhatthestrong inherentfluctuationofhtearcionplatingplasmaWassmoohtedoutbymeansofDiscreteFourierTransform(DFT)algo- rithm．Inaddition，htetipapexofhteprobeWas designedinsuchawayhtatnodepositioncouldresultinshortcircuitbe— tweenthetipanditssupport．Theexperimental resultsshow thatas htearccurrentnadgas pressureincrease，hteplasma densityincreases，whileitselcetrontemperaturechangedlittle．Besides，hteelectrontemperatureandhteplasmadensiyt， generatedbyhtedoub le—target，werefoundtobehigherhtan htoseproducedbythesingle—traget． Keywords Langmuirdoubleprobe，Arcionplating，Plasma 摘要 本文利用朗缪尔双探针对 电弧离子镀等离子体进行 了诊断。双探针具有收集电流小的优点(小于离子饱和电 流)，可以避免探针在高密度电弧离子镀等离子体中被烧坏。利用离散傅里叶变换 (DVr)对测量 曲线进行平滑 ，有效地克服了 电弧离子镀等离子体放电所固有的强烈波动。探针端部设计能够避免由薄膜沉积造成的探针与支撑杆短路问题。实验结果 表明，等离子体密度随着弧电流和气压的增加而增加，而电子温度随着弧电流和气压变化不明显。另外，使用双靶放电等离 子体密度和电子温度高于单靶放电。这些结果提供了电弧离子镀等离子体的基本参数 ，对于材料涂层工艺研究具有积极意 义 。 关键词 朗缪尔双探针 电弧离子镀 等离子体 中图分类号 ：TB43 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1672．7126．2OO9．05．11 电弧离子镀于20世纪 80年代兴起，是物理气 镀制备某种材料薄膜时，通常需要对这些参数采用 相沉积 (PhysicalVaporDeposition，PVD)技术 的一个 不同的值进行大量实验 ，通过镀膜参数与膜层性能 重要分支。基本原理是在真空条件下，靶源作为阴 之问的关系对制备工艺进行优化。在这方面电弧离 极、壳体作为阳极 ，利