Влияние параметров работы бессеточного ионного источника на величину потенциала отражателя


Просмотр статьи
PDF, 1,2 МБ

Gridless Ion Source Operational Parameters Influence on the Reflector Potential Value

Sputtering of the gridless ion sources (GIS) discharge chamber rear wall, called a reflector, is a serious problem of the ion assisted deposition technology. At the same time, one of the factors, closely related to the intensity of the reflector sputtering, is the electrical potential, that it acquires under the discharge conditions. In this paper the influence of the GIS operational parameters on the value of the reflector potential was investigated. It is established, that the working gas used and the ratio of the emission current from the cathode to the discharge current are of the greatest importance.

thin films, gridless ion source, floating potential

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.26.2.1174


Том 26, выпуск 2, 2025 год



Распыление задней стенки разрядной камеры бессеточных ионных источников (БИИ), называемой отражателем, является серьёзной проблемой технологии ионного ассистирования. При этом одним из факторов, тесно связанных с интенсивностью распыления отражателя, является электрический потенциал, который он приобретает в условиях горения разряда. В настоящей работе исследовалось влияние параметров работы БИИ на величину потенциала отражателя. Установлено, что наибольшее значение имеют используемый плазмообразующий газ и соотношение тока эмиссии с катода и разрядного тока.

тонкие плёнки, бессеточный ионный источник, плавающий потенциал

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.26.2.1174


Том 26, выпуск 2, 2025 год



1. Духопельников Д.В., Ивахненко С.Г., Марахтанов М.К. Селективные покрытия солнечных коллекторов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № S. С 75-80.
2. Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Воробьев Е.В., Ивахненко С.Г. Влияние выработки катода дугового испарителя на равномерность толщины покрытия и угловое распределение продуктов эрозии // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 4. С. 1-9. DOI: 10.7463/0414.0707391.
3. Моделирование роста плёнки в процессе атомного осаждения слоёв / Искандарова И.М. [и др.] // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2006. Т.4. 15 с.
4. Low-energy high-flux reactive ion assisted deposition of oxide optical coatings: performance, durability, stability and scalability / W. T. Pawlewicz [et al.] // Proceedings of SPIE. Vol. 2262. Optical Thin Films IV: New Developments. San Diego, CA. 1994. Pp. 2–13. DOI: 10.1117/12.185776.
5. H.R. Kaufman, J.M.E. Harper. Ion doses for low-energy ion-assist applications // Journal of Vac-uum Science & Technology A. 2004. Vol. 22, No. 1. Pp. 221–224. DOI: 10.1116/1.1633565.
6. V.V. Zhurin. Industrial Ion Sources: Broadbeam Gridless Ion Source Technology. Weinheim: Wiley-VCH, 2011. 326 p. DOI: 10.1002/9783527635726.
7. Influence of Ion-Assisted Deposition on Laser-Induced Damage Threshold and Microstructure of Optical Coatings / G. Abromavicius [et al.] // Proceedings of SPIE. Vol. 5991. Laser-Induced Damage in Optical Materials: 2005. Boulder, CO. 2005. 7 p. DOI: 10.1117/12.638709.
8. Fabrication of Superconducting Mo/Cu Bilayers Using Ion-Beam-Assisted e-Beam Evaporation / F.T. Jaeckel [et al.] // Journal of Low Temperature Physics. 2016. Vol. 184. Pp. 647–653. DOI: 10.1007/s10909-016-1563-3.
9. Исследование ионных пучков бессеточных ионных источников с плавающим и с анодным потенциалом задней стенки разрядной камеры / Манегин Д.С. [и др.] // Радиотехника. 2024. Т. 88, № 4. С. 158–167. DOI: 10.18127/j00338486-202404-16.
10. Митчнер М., Кругер Ч. Частично ионизованные газы / Пер с англ., под ред. Иванова А.А. М.: Мир, 1976. 496 с.
11. H.R. Kaufman, R.S. Robinson. End-Hall Ion Source // United States Patent No. 4,862,032. Appl. No. 920,798, filed 20.10.1986. Date of patent 29.08.1989.
12. V.V. Zhurin, H.R. Kaufman, J.R. Kahn, T.L. Hylton. Biased target deposition // Journal of Vacuum Science & Technology A. 2000. Vol. 18, No. 1. Pp. 37–41. DOI: 10.1116/1.582155.
13. N. Oudini, G.J.M. Hagelaar, J.-P. Boeuf, L. Garrigues. Physics and modelling of an end-Hall (gridless) ion source // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 109, No. 7. 11 p. DOI: 10.1063/1.3572053.
14. N. Oudini. Modélisation d’une source d’ions à effet Hall pour des applications de traitement de surface: thése … doctorat. Toulouse. 2011. 152 p.
15. Результаты испытаний бессеточных ионных источников модифицированной конструкции / Манегин Д.С. [и др.] // Двадцать восьмая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых учёных (ВНКСФ-28): материалы конференции. Новосибирск. 2024. С. 111–112.
16. Process Benefits of Wide Area, Low Energy End-Hall Ion Source for Surface Pre- Cleaning and Functional Treatment of Polymeric Substrate Materials / J.M. Lackner [et al.] // SVC. 52-nd An-nual Technical Conference Proceedings. Santa Clara, CA. 2009. Pp. 18–24.
17. C. K. Hwangbo, H. J. Cho. Ion Assisted Deposition of TiO2 Thin Films by Kaufman and Gridless Ion Sources // The Review of Laser Engineering. 1996. Vol. 24, No. 1. Pp. 103–109. DOI: 10.2184/lsj.24.103.
18. Mechanical and Optical Properties of the Films of Tantalum Oxide Deposited by Ion-Assisted Deposition / P.J. Martin [et al.] // Materials Research Society Symposium Proceedings. Vol. 308. Symposium M1. Thin Films: Stresses and Mechanical Properties IV. San Francisco, California. 1993. Pp. 583–588. DOI: 10.1557/PROC-308-583.
19. M. L. Fulton. Application of ion-assisted deposition using a gridless end-HaIl ion source for volume manufacturing of thin film optical filters // Proceedings of SPIE. Vol. 2253. Optical Interference Coatings. Grenoble. 1994. Pp. 374–393. DOI: 10.1117/12.192111.
20. M. Gilo, N. Croitoru. Properties of TiO2 films prepared by ion-assisted deposition using a gridless end-Hall ion source // Thin Solid Films. 1996. Vol. 283, No. 1-2. Pp. 84–89. DOI: 10.1016/0040-6090(95)08500-9.