射频自体辉光放电辅助电子束沉积的放电特性与离子分布研究

《射频自体辉光放电辅助电子束沉积的放电特性与离子分布研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学术论文RESEARCH射频自体辉光放电辅助电子束沉积的放电特性与离子分布研究StudyonDischargeCharacterisitcsandIonDistributionofRFAutologousGlowDischargeAssistedElectronBeamDeposition中航工业空气动力研究院宋义民【摘要】为了克服电子柬蒸镀技术的不足，提高蒸镀薄膜与基体的膜基结合力，通过增加射频线圈的方法，在电子束蒸镀沉积过程中实现了射频自体辉光放电。研究了放电参数对射频辉光放电反射功率的影响规律，结果表明采用3匝直径82ram的射频线圈条件下，最佳放电距离为100cm

2、。电子束流在160mA以上时，起辉较容易，但是电子柬流大于200mA后，蒸镀的膜层容易脱落。通过静电探针分析发现，放电产生的等离子体中离子密度高于1．0X1010atom／cm3，射频功率的增大提高了真空室中各个位置处的离子密度，尤其是线圈中心位置，导致了真空室中离子密度径向位置的不均匀性。当射频功率为170W时，各位置的离子密度急剧增加。关键词：射频辉光放电电子束蒸镀静电探针离子密度IABSTRACTlInordertoovercometheshortcom-ingsofelectronbeamevaporationtechniqueandimprovetheadhes

3、ionstrengthbetweenthefilmandsubstrate，RFautologousglowdischargeisrealizedduringtheelectronbeamevaporationdepositionprocessbyplacingaradio·frequencycoil．Thedischargeparameterstothereflectedpowerarestudied．Resultsshowthatthedischargedistanceof100mmismoreappropriateparameterswhentheRFcoilis3

4、-tumanditsdiameteris82mm．Thefluencyofelec-tronbeamisabove160mA，thedischargeiseasiertohappen，butwhentheelectronbeamisgreaterthan200mA，thefilmwouldbetofalloff．Fromtheexperimentme删ememsofprobe，itcanbefoundthattheiondensityofthedischargedplasmaismorethan1．0×1010atom／cm3．moreoverthein．creaseof

5、RFpowercausestheenhancementofiondensityatvariouslocationsinthevacuumchamber，especiallycoilcenter．WhenRFpoweris170W,theiondensityofeachlocationincreasesdramatically．Keywords：RFglowdischargeElectronbeamevaporationElectrostaticprobeIondensity58航空制造技术·2013年第7期电子束蒸镀技术作为一种比较成熟且常用的真空沉积技术，采用高能电子束

6、来加热待沉积块体材料并使其蒸发，然后沉积到衬底表面形成膜层，具有纯度高、成膜速度快等优点，能够制备质量优良的金属及陶瓷涂层”叫。在航空热障防护涂层H】、轻合金防腐蚀涂层制备【51方面具有广泛的应用潜力。膜层结合力低是电子束蒸镀技术存在的一个主要问题。为了克服这一缺点，国际上广泛采用外加离子源的方法，如离子束辅助沉积(IBAD)技术来提高膜层与基体之间的结合力[6-8]o但是由于常用的离子源离子通量较小，与电子束蒸镀产生的粒子在密度上有3～4个数量级的差距吲，而根据离子束增强沉积理论，只有入射离子／原子比达到2％～10％才具有明显的效果[101。因此，为充分发挥离子束轰击作

7、用，必须降低电子束蒸镀的速率，而这使电子束蒸镀成膜速度快的优点得不到充分的体现。同时外加的离子源可能在膜层中引入杂质元素而影响膜层的质量，为了克服这种局限性，发展出了自体等离子体辅助沉积方法。美国西南物理研究院的Wei等提出了一种基于电子束轰击的自体金属等离子体形成方法，将w灯丝电子枪安装在蒸发源上方来加热待蒸发材料，同时通过Ar气辅助，电子束与金属蒸汽相互作用形成金属等离子体。但是这种方法由于电子束不能偏转与聚焦，很难获得高的等离子体密度与沉积速率⋯】。德国的T．Modes等在电子束蒸镀的同时在坩埚上方辅助阴极弧放电，利用高