Разработка основ практического применения высокомощного импульсного магнетронного распыления для осаждения пленок металлов и их соединений

Диссертационная работа посвящена исследованию свойств высокомощного импульсного газового разряда магнетрона для оценки возможности его использования для осаждения пленок из титана, меди и их оксидов. Высокомощное импульсное магнетронное распыление (HiPIMS) металлической мишени в среде аргона позволяет изготавливать проводящие покрытия, а в среде смеси аргона и реактивного газа (или газов) возможно получение как диэлектрических, так и полупроводниковых пленок с широким спектром физических свойств. Использование высокомощного импульсного источника питания позволяет получать тонкие пленки с высокой плотностью и адгезией к подложке, в отличие от классического магнетронного распыления. В рамках диссертационной работы была разработана физико-математическая модель реактивного высокомощного импульсного распыления горячей мишени. Также общим численным методом решена система дифференциальных уравнений, описывающих тепловую задачу для модели установки вакуумного напыления с магнетронным источником при низком давлении газовой атмосферы. В работе показана возможность перехода в горячий режим распыления охлаждаемой не теплоизолированной металлической мишени при HiPIMS и установлено наличие пульсаций температуры поверхности мишени при HiPIMS. Также определена динамика изменения степени покрытия зоны эрозии химическим соединением при распылении металлической мишени в реактивной среде при HiPIMS. При проведении экспериментальных исследований был достигнут реактивный режим работы магнетронной распылительной системы, при котором отсутствуют гистерезисные эффекты при температуре мишени, значительно меньшей температуры плавления. При этом было установлено, что осаждение пленок оксидов металлов при распылении холодной мишени в режиме HiPIMS позволяет обеспечить высокую адгезию к подложке и дает расширенные возможности получения покрытий требуемого химического и фазового составов, но при значительно меньшей скорости роста по сравнению с DCMS (классическое магнетронное распыление на постоянном токе).